WO2017140348A1 - Method for bonding substrates - Google Patents

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WO2017140348A1
WO2017140348A1 PCT/EP2016/053270 EP2016053270W WO2017140348A1 WO 2017140348 A1 WO2017140348 A1 WO 2017140348A1 EP 2016053270 W EP2016053270 W EP 2016053270W WO 2017140348 A1 WO2017140348 A1 WO 2017140348A1
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bonding
substrates
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bond
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Florian Kurz
Thomas Wagenleitner
Thomas PLACH
Jürgen Markus SÜSS
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Ev Group E. Thallner Gmbh
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Definitions

  • the present invention relates to a method for bonding a first substrate to a second substrate according to claim 1.
  • connection serves to build up a multisubstrate stack.
  • functional units in particular memories, microprocessors, MEMs, etc.
  • MEMs microprocessors
  • the density of functional units increases from year to year. As technology advances, the size of functional units decreases more and more. The increasing density is therefore associated with a larger number of functional units per substrate.
  • the biggest problem in present-day alignment technology is not always to align two substrates, especially two wafers, to each other using alignment marks, but to produce a defect-free, especially complete, correlation of points over the entire surface of the substrate of the first substrate, with the points of a second substrate.
  • the structures on the surfaces of the substrates after a bonding process are generally not congruent with each other.
  • a substrate For example, at the time of fabricating the structures, it has a defined temperature. This temperature is generally not retained for the entire process flow of the substrate, but changes. The temperature change is accompanied by thermal expansion and, in the most ideal case, a change in diameter, in the worst case a complex thermal deformation.
  • layers and structures applied to the substrates can create stresses in a substrate.
  • the layers may, for example, be insulation layers, and the structures may be through-silicon vias (TSVs).
  • TSVs through-silicon vias
  • Alignments can be aligned very closely to each other, it may come during the bonding process itself to distortions of the substrates. Due to the resulting distortions, the functional units will not necessarily be aligned correctly with each other at all positions.
  • the alignment inaccuracy at a particular point on the substrate may be a result of distortion, scaling error, lens error (enlargement and reduction error), etc.
  • all topics are dealt with
  • Overlay errors are the errors I. and IL, which result from a translation or rotation of the two substrates to each other.
  • the translation or rotation of the two substrates generates a corresponding
  • a local overlay error arises location-dependent, mainly by elasticity and / or plasticity problems and / or by pre-processes, in the present case mainly caused by the continuously propagating bond wave.
  • the errors III especially the errors III. This error is mainly caused by the distortion of at least one substrate during a bonding process
  • Fusion bonders the latest design, which have an extremely accurate possibility of x- and / or y- and / or rotational correction.
  • run-out errors can increase nonlinearly.
  • the "run-out” errors can not only be determined by appropriate measuring devices (EP2463892), but also described by mathematical functions, since the "run-out” errors include translations and / or rotations and / or scales between well-defined Represent points, they are preferred by
  • this vector function is a function f: R 2 - R 2 , hence one
  • a structure is a structure
  • the "run-out” error is generally position-dependent and is mathematically a displacement vector between a real and an ideal point because the "run-out" error generally
  • the "run-out" error R consists of two subcomponents.
  • the first subcomponent Rl describes the intrinsic part of the "run-out” error, ie the part that is the result of a faulty fabrication of the structures or a distortion of the substrate, so it resides in the substrate a substrate may also have an intrinsic "run-out” defect if the structures were indeed made correctly at a first temperature, but the substrate is subject to a temperature change to a second temperature until the bonding process and thermal expansions occur throughout the entire bond Substrate and thus distort the structures thereon. It is enough already temperature differences of a few Kelvin, sometimes even tenth Kelvin, to produce such distortions.
  • the second subcomponent R2 describes the extrinsic part of the "run-out" error, hence the part that is first caused by the bonding process, that does not exist before the bonding process, which mainly includes local and / or global distortions of the first and second or second substrate by acting between the substrates forces that can lead to a deformation in the nanometer range.
  • Object of the present invention is to provide a method for bonding two substrates, with which the bonding accuracy is increased as possible at each position of the substrates. It is a further object of the invention to provide a method with which an error-free, in particular full-surface, congruence of the structures of two substrates can be produced.
  • Value ranges are also within the limits mentioned values as limit values disclosed and be claimed in any combination claimable. As far as individual or several process steps on different devices or modules are executable, they are disclosed separately as a separate process.
  • the invention is based on the idea to reduce a heating temperature TH already during the bonding or to turn off a heater during the bonding.
  • the heating temperature TH is used in particular for producing a temperature sufficient for bonding to a bonding surface of the substrates.
  • An important aspect of a further embodiment according to the invention is the removal of the fixation of a substrate, in particular during bonding to allow free deformability of the bonding substrate stack.
  • Another important aspect of a third embodiment of the invention is the possibility of
  • An inventively characteristic process during bonding is the most centric, point-like contacting of the two substrates.
  • the contacting of the two substrates can also not be centric.
  • the bond wave propagating from a non-centric contact point would reach different locations of the substrate edge at different times.
  • the complete mathematical-physical description of the bond wave behavior and the resulting "run-out" error compensation would be correspondingly complicated
  • the distance between a possible non-centric contact point and the center of the substrate is preferably less than 100mm, more preferably less than 10mm, more preferably less than 1mm, most preferably less than 0.1mm, most preferably less than 0.01mm.
  • center is understood to be the geometric center of an underlying, if necessary, asymmetry-compensated, ideal body. In industry standard wafers with a notch, the center is thus the circle center of the circle surrounding the ideal wafer without notch. For industry standard wafers with a Fiat (flattened side) is the center of
  • At least one of the two substrates, preferably the upper substrate, due to gravity has an impressed curvature in the direction of the other substrate, and therefore in the aforementioned translational approach, at a sufficiently small distance to
  • the radially symmetric fixation / mounting is either attached vacuum holes, a circular vacuum lip or
  • the pin in the central bore of the upper sample holder serves to controllably deflect the fixed, upper substrate.
  • Recording device may be constructed so that the first and / or second substrate is curved by a generated positive and / or negative pressure in the sample holder convex and / or concave. This will be in the
  • Receiving device preferably provided vacuum webs and / or fluid-permeable or evacuable cavities.
  • a nozzle for pinpoint pressurization can be dispensed with in favor of a globally building up pressure in particular become.
  • the substrate is sealed and / or otherwise fixed, in particular at the edge. For example, if a receptacle is constructed that creates a negative pressure with respect to the outside atmosphere, one is sufficient
  • the substrate is preferably fixed peripherally, in particular mechanically.
  • the upper substrate falls down on the one hand by gravity and on the other hand due to a bonding force acting along the bond wave and between the substrates.
  • the upper substrate is connected to the lower substrate radially from the center to the side edge. It thus comes to an inventive design of a radially symmetrical bond wave, which extends in particular from the center to the side edge. During the bonding process, the two substrates press the between the
  • Substrates present gas, in particular air, before the bond wave ago and thus ensure a bonding interface without gas inclusions.
  • the upper substrate is practically on a kind of gas cushion while falling.
  • the first / top substrate is not subject to any additional fixation after initiation of the bond at a bond initiation site, so may
  • the invention thus also relates to a method and a device for reducing or even completely avoiding the "run-out" error between two bonded substrates, in particular by thermodynamic and / or mechanical compensation mechanisms, during bonding corresponding article with the
  • the "run-out” error depends on the position on the substrate along the substrate surface, and in particular it shows that the “run-out” error increases from the center to the periphery of the substrate.
  • Such radially symmetric run-outs are mainly used in fusion bonded
  • the run-out error is dependent on the speed of the bond wave Generally, the higher the bond wave velocity, the larger the run-out error becomes.
  • Bond wave velocities are therefore preferably set according to the invention which are smaller than 100 mm / s, preferably less than 50 mm / s, more preferably less than 10 mm / s, most preferably less than 1 mm / s, most preferably less than 0.1 mm / s , In a particular embodiment of the invention, the bond shaft speed is detected by measuring means.
  • the "run-out” error depends in particular on the gap between the two substrates immediately before the beginning of the
  • Pre- bonding process As far as, in particular, the upper, first substrate is deformed by deformation means having a first force Fi, the distance between the substrates is a function of the location. In particular, the Distance between the substrates at the edge is the largest. The minimum
  • Substrate edge distance D is set immediately before bonding in particular less than 5 mm, preferably less than 2 mm, more preferably less than 1 mm, most preferably less than 0.5 mm, most preferably less than 0.1 mm.
  • the distance between the substrates below the convex maximum is immediately before bonding in particular less than 1 mm, preferably less than 100 ⁇ , more preferably less than 10 ⁇ , most preferably less than 1 ⁇ , most preferably less than 100 nm set.
  • Surface roughness of the sample holder is as large as possible, its waviness chosen as low as possible. A large surface roughness ensures as few contact points as possible between the sample holder surface and the substrate. The separation of the substrate from the sample holder is therefore carried out with minimal energy consumption.
  • the waviness is preferably minimal so as not to create new sources of "run-out" through the sample holder surface It should be noted that the statements about waviness do not mean that the surface of the sample holder may not be curved as a whole.
  • Roughness is reported as either average roughness, square roughness or average roughness.
  • the values determined for the average roughness, the squared roughness and the average roughness depth generally differ for the same measuring section or measuring surface, but they are in the same order of magnitude. Therefore, the following are
  • Roughness numerical ranges are to be understood as either average roughness, squared roughness, or averaged roughness.
  • the roughness is in particular greater than 10 nm, preferably greater than 100 nm, more preferably greater than 1 ⁇ , most preferably greater than 10 ⁇ , most preferably greater than 100 ⁇ adjusted.
  • the "run-out" error is particularly dependent on temporal aspects: A too rapidly propagating bond wave does not give the material of the substrates shortly after and / or on and / or in front of the bond wave enough time to optimally connect to one another Therefore, it is also crucial to control the bond wave in a time-dependent manner.
  • the "run-out" error depends in particular on the charging process of the
  • Substrate on the sample holder may lead to a distortion of the substrate, which is maintained by the fixation and introduced during the (pre) bonds in the substrate stack. Therefore, the substrate is transferred from an end effector to the sample holder as far as possible without distortion.
  • the "run-out" error is in particular dependent on temperature differences and / or temperature fluctuations between the two substrates
  • the substrates are supplied in particular from different process steps or different process modules to the bonding module In these process modules, different processes could have been carried out at different temperatures
  • the upper and lower sample holders may have a different structure, a different construction, and thus different physical, in particular thermal, properties, for example, it is conceivable that the thermal masses and / or the thermal conductivities of the
  • the substrate is thermally distorted globally. This achieves the adaptation of a substrate to a desired initial state, in particular to compensate for the "run-out" error component Rl.
  • the run-out error is particularly dependent on the ambient pressure
  • the "run-out" error is particularly dependent on a symmetry of the system, so that preferably as many (more preferably at least the predominant part) components are constructed and / or arranged symmetrically, in particular the thicknesses of the substrates
  • the aim of the measures according to the invention is, in particular, to obtain a "run-out" error at each position, which is smaller than 10 ⁇ m, preferably smaller than 1 ⁇ m, more preferably smaller is greater than 100 nm, most preferably less than 10 nm, most preferably less than 1 nm.
  • the sample holders which are preferably used for the embodiments according to the invention, have fixations.
  • the fixations are used to hold the substrates with a fixing force or with a corresponding fixing pressure.
  • the fixations may in particular be the following:
  • the fixations are particularly electronically controlled.
  • Vacuum fixation is the preferred type of fixation.
  • the vacuum fixation preferably consists of a plurality of vacuum webs, which emerge on the surface of the sample holder.
  • the vacuum paths are preferably individually controllable. In a technically preferred application are some
  • Vacuum webs combined vacuum web segments, which are individually controllable, so can be evacuated separately or flooded.
  • each Vacuum segment is preferably independent of the others
  • Vacuum segments This gives the possibility of building individually controllable vacuum segments.
  • the vacuum segments are preferably designed annular.
  • a targeted, radially symmetrical, in particular from the inside to the outside performed fixation and / or
  • Process steps it is advantageous to detect the progression of the bond wave or at least the state of the bond wave and thus to determine at certain times.
  • measuring means are provided, in particular with cameras.
  • the monitoring is preferably carried out by means of:
  • cameras in particular visual cameras or infrared cameras
  • the position of the bonding wave is determined with the aid of a camera, the position of the bonding wave, in particular the bond wave profile, can be detected at any time.
  • the camera is preferably an infrared camera, which digitizes the data and forwards it to a computer. The computer then allows the
  • Evaluation of the digital data in particular the determination of the position of the bond wave, the size of the bonded area or other parameters.
  • Another way to monitor bondwave progress is to measure the surface conductivity associated with changed as the bondwave progresses. For this purpose, the conditions for such a measurement must be given. The measurement of
  • Electrode conductivity occurs in particular by contacting two electrodes at two opposite positions of a substrate.
  • the electrodes contact the edge of the substrates, while not hindering the bonding of the substrates to the edge.
  • the electrodes of the invention are identical to the electrodes of the same
  • two substrates one on a first / upper and the second on a second / lower sample holder are positioned and fixed.
  • the feeding of the substrates can be done manually, but preferably by a robot, so automatically.
  • the upper sample holder preferably has deformation means for targeted, in particular controllable, deformation of the upper, first substrate with a first force Fi.
  • the upper sample holder has at least one
  • a mechanical deformation of the upper, first substrate can cause.
  • a sample holder is disclosed, for example, in document WO2013 / 023708A1.
  • the deformation means in particular a pin, contacts the rear side of the upper, first substrate and generates a slight deformation, in particular one, from the side of the
  • Deformation means (ie from above) referred to as concave, deflection.
  • the deformation means acts on the first substrate in particular with a first force Fi of more than 1 mN, preferably more than 10 mN, more preferably more than 50 mN, most preferably more than 100 mN, but in particular less than 5000 mN.
  • the force is too low to release the upper, first substrate from the sample holder, but strong enough to hold the
  • the force preferably acts as punctiform as possible on the substrate.
  • Puncform As a punctiform
  • the force acts preferably on a very small area.
  • the area is in particular less than 1 cm 2 , preferably less than 0. 1 cm 2 , more preferably less than 0.01 cm 2 , most preferably less than 0.001 cm 2 .
  • the acting pressure according to the invention is less than 1 cm 2 , preferably less than 0. 1 cm 2 , more preferably less than 0.01 cm 2 , most preferably less than 0.001 cm 2 .
  • the lower sample holder is raised so that the lower second substrate actively approaches the upper, first substrate. It is also conceivable, however, the active approach of the upper sample holder to the lower sample holder or the simultaneous approach of the two sample holder to each other.
  • the approach of the two substrates is in particular up to a distance between 1 ⁇ and 2000 ⁇ , preferably between ⁇ ⁇ and ⁇ ⁇ , more preferably between 20 ⁇ and 500 ⁇ , most preferably between 40 ⁇ and 200 ⁇ . The distance is defined as the smallest vertical distance between two surface points of the substrates.
  • the first and / or the second substrate are heated by heating means and / or cooled by coolant, ie tempered.
  • a further application of force to the upper, first substrate takes place.
  • the first substrate having a second force F 2 of the deforming agent of in particular more than 100 mN, preferably more than 500 mN, more preferably more than 1500 mN, most preferably more than 2000 mN, most preferably more than 3000 mN applied.
  • This causes or at least supports the first contacting of the upper, first substrate with the lower, second substrate.
  • the calculation of the preferred pressures occurs again by dividing the force by a minimum assumed area of 0.001 cm 2 .
  • a deactivation of the heating means in particular one, in particular integrally arranged in the lower sample holder, heating of the lower sample holder takes place.
  • a sixth process step in particular, the propagation of the propagating bond wave is monitored (see also "Monitoring of the Bond Wave” above) .
  • the monitoring tracks the progress of the bond wave and thus the progress of the bonding process, in particular via a
  • the tracking of the bonding wave can also be indicated via the, in particular radial, position of the bonding wave.
  • Bonding occurs in particular until the bond wave is at a radial position corresponding to at least 0. 1 times, preferably at least 0.2 times, more preferably at least 0.3 times, most preferably at least 0.4 times, most preferably 0.5 times the diameter of the substrate. Should be tracking the bond progress through
  • Conductivity measurements can be measured over the surface, the Bond progress also made on the percentage of bonded or non-bonded surface.
  • the monitoring of the bonding progress according to the invention then takes place in particular until more than 1%, preferably more than 4%, more preferably more than 9%, most preferably more than 16%, most preferably more than 25% of the surface has been bonded. Alternatively, the monitoring takes place continuously.
  • a control of the process flow is preferably based on predetermined / set or adjustable values from the monitoring, which are within the aforementioned ranges of values. This results in a first waiting time for the progression of the bond wave and until
  • a shutdown of the fixation of the upper, first sample holder takes place. It would also be conceivable for the upper, first substrate to be released by deliberately removing the fixation.
  • the targeted lifting of the fixation is carried out by a continuous lifting of the vacuum, in particular from the center to the edge.
  • the seventh process step is initiated, in particular, at a point in time ti at which one of the parameters of the measuring device reaches a predetermined / set or adjustable value (see in particular the sixth process step).
  • the holding force FH I is reduced, in particular to such an extent that the first substrate separates from the first sample holder.
  • Bond wave and thus the progress of the bonding process preferably over a period of more than 5s, preferably more than 10s, still more preferably more than 50 seconds, most preferably more than 75 seconds, on
  • the tracking of the bond wave can also be measured via the, in particular radial, position of the bond wave.
  • Tracking of the bonding process takes place, in particular, until the bonding wave is at a radial position which corresponds at least 0.3 times, preferably at least 0.4 times, more preferably at least 0.5 times, most preferably 0.6 times, most preferably 0.7 times the diameter of the substrate. If it is possible to monitor the bonding progress by conducting conductivity measurements over the surface, the
  • Bond progress also made on the percentage of bonded or non-bonded surface.
  • the monitoring of the bonding progress according to the invention takes place until more than 9%, preferably more than 16%, more preferably more than 25%, most preferably more than 36%, most preferably more than 49% of the surface has been bonded. Alternatively, the monitoring takes place continuously.
  • a control of the process flow is preferably based on predetermined / set or adjustable values from the monitoring, which are within the aforementioned ranges of values. This results in a second waiting time for the progression of the bond wave and until the
  • a ninth process step the application of the deforming agent is stopped. If the deforming means is a pin, the pin is retracted. If the deforming means is one or more nozzles, the fluid flow is stopped. If the deformation means are electrical and / or magnetic fields, these are switched off.
  • the ninth process step is initiated in particular at a point in time at which one of the parameters of the measuring means reaches a predetermined / set or adjustable value (see
  • the tracking of the bonding wave can also be indicated via the, in particular radial, position of the bonding wave.
  • the tracking of the bonding process takes place until the bond wave is at a radial position which corresponds to at least 0.6 times, preferably at least 0.7 times, more preferably at least 0.8 times, most preferably 0.9 times the diameter of the substrate.
  • the bonding progress can also take place via the percentage of the bonded or non-bonded surface.
  • Monitoring of the bonding progress according to the invention takes place until more than 36%, preferably more than 49%, more preferably more than 64%, most preferably more than 8 1%, most preferably more than 100% of the surface has been bonded. Alternatively, the monitoring takes place continuously.
  • a control of the process flow is preferably based on predetermined / set or adjustable values from the monitoring, which are within the aforementioned ranges of values. This results in a third waiting time for the progression of the bond wave and until the
  • the process according to the second embodiment corresponds to the first embodiment from the first to the seventh process step.
  • an eighth process step a reduction of the holding force or a shutdown of the fixation of the lower, second sample holder takes place. It would also be conceivable for the lower, second substrate to be released by a targeted cancellation of the fixation. In particular, in vacuum fixings, which consist of several individually controllable vacuum paths, the targeted lifting of the fixation is preferably carried out by a continuous lifting of the vacuum, in particular from the center to the edge.
  • the eighth process step according to the invention is an important process for reducing the run-out Error. By reducing the holding force or switching off the fixation of the lower, second sample holder, according to the invention, it is possible for the lower / second substrate to adapt to the upper, first substrate. As a result of the omission of the fixation, an abolition of an additional (mathematical-mechanical) boundary conditions takes place, which would limit the process of bonding.
  • a holding force FH2 is reduced at a time t 2 during the bonding, in particular so far that the second substrate can deform on the second sample holder.
  • a ninth process step corresponds to the eighth process step of the first embodiment.
  • the second, in particular already partially bonded, substrate is fixed again on the lower, second sample holder.
  • the tenth process step according to the invention is likewise an important process for reducing the run-out error.
  • One eleventh corresponds to the ninth and one twelfth corresponds to the tenth process step according to the first embodiment.
  • the switching off of the fixation according to process step 8 and the renewed switching on of the fixation according to process step 10 can be repeated several times before the completion of the bonding process. In particular, it is even possible that
  • the process according to the third embodiment corresponds to the second embodiment from the first to the ninth process step.
  • the parameters are preferably set at 10 to 40% lower than in the second embodiment.
  • the waiting time is reduced to the tenth process step, wherein in the third embodiment, an additional waiting time is introduced or the second waiting time is shared.
  • aeration of the space between the lower, second sample holder and the lower / second substrate resting thereon practically not fixed takes place at a defined pressure.
  • pressure here is the absolute pressure to understand.
  • An absolute pressure of 1 bar corresponds to the atmospheric pressure.
  • the chamber In order to carry out the process according to the invention, therefore, the chamber must first be evacuated and then opened to the atmosphere, ie ventilated.
  • the pressure is in particular between 1 mbar and 1000 mbar, preferably between 2.5 mbar and 800 mbar, more preferably between 5 mbar and 600 mbar, most preferably between 7.5 mbar and 400 mbar, am
  • Process step takes place under atmospheric pressure and then by a compressor, an overpressure in the chamber is generated.
  • the pressure is in particular between 1 bar and 3 bar, preferably between 1 bar and 2.5 bar, more preferably between 1 bar and 2 bar, on
  • Bond wave and thus the progress of the bonding process over a period of more than 1 s, preferably more than 2 s, more preferably more than 5 s, most preferably more than 10 s, most preferably more than 15 s.
  • the tracking of the bonding wave can also be indicated via the, in particular radial, position of the bonding wave. The tracking of the bonding process takes place until the bond wave is at a radial position which corresponds at least 0.3 times, preferably at least 0.4 times, more preferably at least 0.5 times, most preferably 0.6 times, most preferably 0.7 times the diameter of the substrate.
  • the bonding progress can also be made via the percentage of the bonded or non-bonded surface.
  • the monitoring of the bonding progress according to the invention takes place until more than 9%, preferably more than 16%, more preferably more than 25%, most preferably more than 36%, most preferably more than 49% of the surface has been bonded. Alternatively, the monitoring takes place continuously.
  • a control of the process flow is preferably based on predetermined / set or adjustable values from the monitoring, which are within the aforementioned ranges of values. This results in a first waiting time for the progression of the bond wave and until
  • the second, in particular already partially bonded, substrate is at the lower, second
  • a thirteenth corresponds to the ninth and a fourteenth corresponds to the tenth process step of the first embodiment.
  • the generated substrate stack in particular in a metrology module, is investigated.
  • the investigation mainly includes measurements of the bonding interface to determine:
  • the substrate stack is preferably separated again.
  • the separation is preferably carried out with processes and equipment that in the
  • Bond interfaces takes place in particular before a further heat treatment.
  • the generated substrate stack is heat-treated.
  • the heat treatment leads in particular to a
  • Substrate stack The heat treatment is carried out in particular at a
  • Temperature higher than 25 ° C preferably higher than 100 ° C, more preferably higher than 250 ° C, most preferably higher than 500 ° C, most preferably higher than 750 ° C.
  • the temperature corresponds essentially to the
  • Heating temperature TH is in particular greater than 1.0 J / m 2 , preferably greater than 1 .5 J / m 2 , more preferably greater than 2.0 J / m 2 , most preferably greater than 2.5 J / m 2 .
  • the heat treatment preferably takes place under vacuum.
  • the vacuum pressure is preferably less than 1 bar, preferably less than 800 mbar, more preferably less than 10 "3 mbar, at Thompsonzugtesten less than 10" 5 mbar,
  • Protective gas atmosphere is performed. This is particularly advantageous if the protective gases used facilitate heat transfer.
  • the thermal conductivity of the protective gases is in particular greater than
  • the thermal conductivity of helium is between about 0.15
  • the substrates preferably have approximately identical diameters D 1, D 2, which deviate from each other in particular by less than 5 mm, preferably less than 3 mm, more preferably less than 1 mm.
  • the deformation takes place by mechanical adjusting means and / or by
  • Symmetry side and a second lower symmetry side are Symmetry side and a second lower symmetry side.
  • An example of a single parameter is the bond wave velocity v or
  • Gas (mixture) pressure p An example of a pair parameter is the
  • the aim is to minimize or completely eliminate the "run-out" error by means of an optimal, calculated and / or empirically determined, in particular time-dependent, bending line showing the surface positions of a substrate, the Substrate surface, as a function of the spatial coordinate, in particular a radial coordinate maps.
  • Symmetry - reduced means that the calculation of the one - dimensional bending line is sufficient to draw conclusions about the symmetrical symmetry of the two substrates
  • Substrate surface Preferably, the description of the bending line for the first substrate is analogous to the second substrate.
  • the bendlines i.
  • the substrate surfaces are significantly influenced according to the invention in particular by one or more of the following parameters.
  • the substrate thicknesses d 1, d 2 are connected via the volumes VI and V2 and the densities p 1, p 2 to the masses m 1, m2 and thus to the weight forces G1, G2 of the two substrates.
  • the weight force G L of the first substrate has a direct influence on the acceleration behavior of the first, upper substrate in the direction of the second, lower substrate.
  • the weight G2 is a measure of the inertial force of the second, lower substrate and thus a measure of the tendency of the second, lower substrate to move counter to the first, upper substrate along the bond wave or to remain or remain.
  • the moduli El, E2 are a measure of the rigidity of the substrates. They make a decisive contribution to the bending line and thus define the function with which it is possible to describe how the substrates move towards each other.
  • the forces F 1 and F 2 have an influence on the surface with which the two substrates, in particular centrically, are connected to one another. Since there is a punctiform contact only in the ideal case, it always has to be assumed that the contacting of the two substrates in the
  • the global thermal strain state of the substrates can be influenced. It can thus be determined according to the invention how much the substrates are distorted in relation to a reference temperature globally by thermal expansions.
  • the correct temperature of the upper and / or lower substrate is therefore an essential aspect of the most correct and
  • temperatures are set so that the substrates are in a stretched state in which the structures to be bonded are congruent with each other, i. the "run-out” error disappears (assuming that an additional "run-out” error is not included in the bonding by the parameters already mentioned above).
  • the temperatures required for this purpose can be determined by measuring means and / or empirically.
  • the gas (mixture) pressure p influences the resistance that the atmosphere opposes to the moving substrates. By the gas (mixture) pressure can directly influence the
  • Bond wave velocity v be taken.
  • Holding forces FH I, FH2 serve above all to fix the substrates before the actual bonding process.
  • the holding force FH I is a boundary condition for the process steps 1 to 6 inclusive, loses after switching off the
  • Process step 7 are formulated according to new boundary conditions.
  • Initial radii of curvature no, r 2 o are the initial radii of the substrates before the process according to the invention. They are functions of the place, but especially constant with respect to the place. In a special first
  • the initial radius of curvature no of the second, lower substrate is infinitely large, since the second lower substrate rests flat at the beginning of the process according to the invention.
  • the second lower substrate rests flat at the beginning of the process according to the invention.
  • Initial curvature radius n o of the second, lower substrate a finite, positive or negative constant, corresponding to a constant convex or concave curvature.
  • At least the output curvature radius of the second, lower substrate corresponds to a sample holder curvature radius
  • Substrate radii of curvature rl, r2 of the two substrates along the bond wave are a result of the solution of the elasticity equations taking into account the mentioned parameters. They are in particular functions of place and time.
  • the bond wave velocity is a result of the above
  • FIG. 1a shows a schematic, not to scale, cross-sectional representation of a first process step of a first embodiment of a method according to the invention
  • FIG. 1b is a schematic, not to scale, cross-sectional representation of a second process step
  • FIG. 1 c shows a schematic, not to scale, cross-sectional representation of a third process step
  • FIG. 1 d shows a schematic, not to scale, cross-sectional illustration of a fourth process step
  • FIG. 1 e shows a schematic, not to scale, cross-sectional representation of a fifth process step
  • FIG. 1 f shows a schematic, not to scale, cross-sectional representation of a sixth process step
  • FIG. 1 g shows a schematic, not to scale, cross-sectional illustration of a seventh process step
  • FIG. 1 h shows a schematic, not to scale, cross-sectional representation of an eighth process step
  • FIG. 11 is a schematic, not to scale, cross-sectional representation of a ninth process step
  • FIG. 1 a shows a schematic, not to scale, cross-sectional representation of a tenth process step
  • FIG. 2 shows a schematic, not to scale, cross-sectional representation of an additional process step of a third embodiment of the method according to the invention
  • Figure 3 is a schematic, not to scale cross-sectional representation of an optional additional process step
  • Figure 4 is a schematic, not to scale cross-sectional representation of two substrates.
  • FIG. 1 a shows a first process step in which a first, in particular upper, substrate 2 has been fixed to a sample holder surface 10 a of a first, in particular upper, sample holder 1.
  • the fixing takes place via fixing means 3 with a holding force FH I.
  • the first sample holder 1 has one, in particular centric,
  • the passage opening serves to carry out a deformation means 4 for the deformation of the first substrate 2.
  • the first sample holder 1 has holes 5 through which an observation of the
  • Bond progress can be done by measuring means.
  • the hole 5 is preferably an elongated cutout.
  • the fixing means 3, 3 ' are preferably
  • the sample holders 1, 1 'in particular have heaters 1 1
  • Heating means Heating means.
  • a heater 1 1 is shown schematically only in the second, lower sample holder.
  • Substrates 2, 2 'describe or influence are generally
  • the temperatures T 1 and T 2 of the two substrates 2, 2 ' are mentioned.
  • the temperatures T 1 and T 2 can be location-dependent, therefore there are temperature gradients. In In this case, it makes sense to specify the temperatures as explicit functions of the place and / or the time.
  • gravitational forces Gl and G2 are called. In the figures, they represent the entire gravitational forces acting on the substrates 2, 2 '. However, it is quite clear to the person skilled in the art that the two substrates 2, 2' can be decomposed into infinitesimal (mass) parts dm and that the influence of gravity on each of these mass parts dm can be obtained. Thus, gravitational force should generally be indicated as a function of location and / or time.
  • FIG. 1 b shows a second process step according to the invention, in which the deformation means 4, in particular a pin, applies a pressure to a back side 2 i of the first substrate 2 in order to bring about a deformation of the first substrate 2.
  • the deformation of the first substrate 2 takes place with a first force Fi.
  • a relative approximation of the two sample holders 1, 1 'and thus of the two substrates 2, 2' takes place relative to one another up to a defined distance.
  • the approach can also take place during or before the second process step.
  • the initiation of the bond takes place with a second force F 2 .
  • the second force F 2 ensures a further, in particular infinitesimal, small deflection and further approximation of the two substrates 2, 2 'and finally contacting in a contact point 7.
  • a bond wave begins with a bond wave velocity v, in particular radially symmetrical, preferably concentric, from the contact point 7.
  • the bond wave velocity v can change, so that the bond wave velocity v can be defined as a function of location (or time).
  • the bond wave velocity v can be influenced by various measures.
  • the heater 1 1 of the first and / or second sample holder 1, 1 ' is switched off and thus the further heating of the first and / or second substrate 2, 2' is interrupted.
  • the bond wavefront 8 is monitored by means of measuring means 9, in particular at least one optical system, preferably an infrared optical system. Due to the (at least one - number preferably corresponds to the number of optics) hole 5, the measuring means 9, the substrate rear side 2i of the first substrate 2, still
  • the bond interface between the two substrates 2, 2 ', and thus the bond wavefront 8 capture is more preferably, the bond interface between the two substrates 2, 2 ', and thus the bond wavefront 8 capture.
  • the detection of the bonding interface takes place in particular in the case of measuring means 9 which are sensitive to electromagnetic radiation which can penetrate the two substrates 2, 2 'without appreciable weakening.
  • a light source 12 is positioned above and / or below and / or within the sample holder 1 'whose electromagnetic radiation the sample holder ⁇ and / or the
  • Substrates 2, 2 'illuminated and / or transilluminated can be detected by the measuring means 9.
  • the pictures taken in this way are preferably black and white pictures.
  • the brightness differences allow unambiguous identification of the bonded areas of the non-bonded areas.
  • the transition region of both regions is the bond wave.
  • Bond shaft velocity v are determined.
  • FIG. 1 g shows a further, seventh process step in which the
  • Fixation 3 of the first sample holder 1 is achieved by the holding force FH I is at least reduced. Is it the fixation 3 to a
  • Vacuum fixation more preferably a vacuum fixation with a plurality of separately controllable vacuum segments (with several holding forces FH I), the release takes place in particular from the inside to the outside by a targeted shutdown of the vacuum segments (or reduction of the
  • FIG. 1 h shows a further process step in which the
  • Bond wavefront 8 after detachment from the first substrate holder 1 by measuring means 9 is monitored.
  • FIG. 1 i shows a further, process step in which the action of the deformation means 6 on the first substrate 2 is interrupted. If the deformation means 6 is a mechanical deformation means, in particular a pin, the interruption takes place by retraction. When using nozzles, the interruption is made by a
  • the figure lj shows a further process step, after which the two
  • Substrates 2, 2 ' are completely bonded together.
  • a further monitoring of the bond wavefront 8 (not shown, since in this process state the bond has already been completed) by means of the measuring means 9 to the end of the bond, on which one of the first and the second substrate 2, 2nd 'educated
  • Substrate stack 10 is completed.
  • FIG. 2 shows an optional process step, in which, in particular after the process step according to FIG. 1 g, a reduction of the holding force Fm of the second, lower fixation 3 ', of the second, lower sample holder 1' takes place.
  • the holding force FH2 is reduced to 0, that is to say the fixation is deactivated.
  • the second substrate V can move freely, in particular in the lateral direction along the lower sample holder surface lo '.
  • the second substrate 2 ' is raised so far along the bond wavefront 8 that it lifts off from the second, lower sample holder 2', in particular locally. This is effected in particular by acting on the second substrate 2 'with a pressure from the second sample holder ⁇ .
  • the gravitational force G2 counteracts the elevation of the second substrate 2 'during the entire bonding process, and thus also influences the elevation
  • FIG. 3 shows an optional process step according to the invention, in which the chamber in which the process according to the invention runs is ventilated before the production of the fully bonded substrate stack 10.
  • the ventilation is used in particular to control the progressing
  • Influence possibilities are disclosed in the publication WO2014 / 191033A1, to which reference is made in this regard.
  • the ventilation takes place with a gas or gas mixture.
  • the venting is done by opening a valve to the surrounding atmosphere so that the chamber is vented with the ambient gas (mixture). It is also conceivable one
  • FIG. 4 shows a schematic, not to scale representation of two substrates 2, 2 ', which are defined by a multiplicity of parameters.
  • the substrate surfaces 2o, 2o ' correspond to the bending lines of the first upper substrate 2 and second, lower substrate 2' at a defined time. They are essentially defined by the parameters mentioned above. Their shape changes as a function of time during the bonding process according to the invention.

Abstract

The invention relates to a method for bonding a first substrate (2) to a second substrate (2') at contact areas (2o, 2o') of the substrates (2, 2'), comprising the following steps, in particular the following sequence: holding the first substrate (2) on a first sample holder surface (1o) of a first sample holder (1) with a holding force FH1, and holding the second substrate (2') on a second sample holder surface (1o') of a second sample holder (1') with a second holding force FH2, making contact between the contact surfaces (2o, 2o') at a bond initiation point (20) and heating at least the second sample holder surface (1o, 1o') to a heating temperature TH, bonding the first substrate (2) to the second substrate (2') along a bond wave extending from the bond initiation point (20) to side edges (2s, 2s') of the substrate (2, 2'), characterized in that the heating temperature TH on the second sample holder surface (1o') is reduced during bonding.

Description

Verfahren zum Bonden von Substraten  Method for bonding substrates
B e s c h r e i b u n g Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bonden eines ersten Substrats mit einem zweiten Substrat gemäß Anspruch 1. The present invention relates to a method for bonding a first substrate to a second substrate according to claim 1.
In der Halbleiterindustrie werden seit mehreren Jahren Substrate zueinander ausgerichtet und miteinander verbunden. Die Verbindung, das sogenannte Bonden, dient dabei dem Aufbau eines Multisubstratstapels. In einem derartigen Multisubstratstapel können funktionale Einheiten, insbesondere Speicher, Mikroprozessoren, MEMs etc. miteinander verbunden und damit miteinander kombiniert werden. Durch diese Kombinationsmöglichkeiten ergeben sich vielfältige Anwendungsmöglichkeiten. In the semiconductor industry substrates have been aligned and interconnected for several years. The connection, the so-called bonding, serves to build up a multisubstrate stack. In such a multi-substrate stack, functional units, in particular memories, microprocessors, MEMs, etc., can be interconnected and thus combined with each other. Through this combination possibilities arise a variety of applications.
Die Dichte der funktionalen Einheiten steigt von Jahr zu Jahr. Durch die voranschreitende Technologieentwicklung verringert sich die Größe der funktionalen Einheiten immer mehr. Die steigende Dichte geht daher mit einer größeren Stückzahl an funktionalen Einheiten pro Substrat einher. The density of functional units increases from year to year. As technology advances, the size of functional units decreases more and more. The increasing density is therefore associated with a larger number of functional units per substrate.
Diese Steigerung der Stückzahl ist maßgeblich für die Senkung der This increase in the number of pieces is decisive for the reduction of
Stückkosten verantwortlich. Unit costs.
Der Nachteil mit immer kleiner werdenden funktionalen Einheiten besteht vor allem in der immer schwerer werdenden Realisierung einer fehlerfreien, insbesondere aber auch vollständigen, Überlagerung aller funktionalen Einheiten entlang des Bondinterfaces der beiden Substrate. The disadvantage with ever smaller functional units is mainly in the increasingly difficult realization of a flawless, but in particular also complete, superposition of all functional units along the bond interface of the two substrates.
Das größte Problem in der heutigen Ausrichtungstechnologie besteht also nicht immer nur darin, zwei Substrate, insbesondere zwei Wafer, anhand von Ausrichtungsmarken zueinander auszurichten, sondern in der Erzeugung einer fehlerfreien, insbesondere vollständigen, daher sich über die gesamte Fläche des Substrats erstreckenden, Korrelation von Punkten des ersten Substrats, mit den Punkten eines zweiten Substrats. Die Erfahrung zeigt, dass die Strukturen auf den Oberflächen der Substrate nach einem Bondvorgang im Allgemeinen nicht kongruent zueinander sind. Eine allgemeine, insbesondere globale, Ausrichtung und ein darauf folgender Bondingschritt zweier Thus, the biggest problem in present-day alignment technology is not always to align two substrates, especially two wafers, to each other using alignment marks, but to produce a defect-free, especially complete, correlation of points over the entire surface of the substrate of the first substrate, with the points of a second substrate. Experience shows that the structures on the surfaces of the substrates after a bonding process are generally not congruent with each other. A general, especially global, alignment and a subsequent bonding step of two
Substrate sind daher nicht immer ausreichend um eine vollständige und fehlerfreie Kongruenz der gewünschten Punkte an jedem Punkt der Substrates are therefore not always sufficient for a complete and error-free congruence of the desired points at each point
Substratoberflächen zu erhalten. To obtain substrate surfaces.
Im Stand der Technik existieren zwei grundlegende Probleme, die einer einfachen, globalen Ausrichtung und einem darauffolgenden Bondingschritt im Wege stehen. In the prior art, there are two basic problems that stand in the way of simple, global alignment and a subsequent bonding step.
Erstens unterliegen die Positionen der Strukturen des ersten und/oder zweiten Substrats im Allgemeinen einer Abweichung von den theoretischen First, the positions of the structures of the first and / or second substrate are generally deviated from the theoretical ones
Positionen. Diese Abweichung kann mehrere Gründe haben. Positions. This deviation can have several reasons.
Denkbar wäre beispielsweise, dass die realen, gefertigten Strukturen von ihren idealen Positionen abweichen, weil die Herstellprozesse fehlerhaft waren oder zumindest eine Toleranz aufweisen. Ein Beispiel dafür wäre die wiederholte Anwendung einer Lithographie durch einen Step-And-Repeat Prozess, der bei jeder translatorischen Verschiebung des Stempels, einen kleinen aber signifikanten Fehler in der Position mit sich bringt. It would be conceivable, for example, that the real, fabricated structures deviate from their ideal positions because the manufacturing processes were defective or at least have a tolerance. An example of this would be the repeated application of a lithography by a step-and-repeat process, which brings about a small but significant error in the position with each translatory displacement of the stamp.
Ein weiterer, weniger trivialer Grund wäre die Verformung des Substrats durch mechanische, insbesondere aber thermische Belastung. Ein Substrat besitzt beispielsweise zum Zeitpunkt der Herstellung der Strukturen eine definierte Temperatur. Diese Temperatur bleibt im Allgemeinen nicht für den gesamten Prozessfluss des Substrats erhalten, sondern ändert sich. Mit der Temperaturänderung geht eine thermische Ausdehnung und damit, im idealsten Fall eine Änderung des Durchmessers, im ungünstigsten Fall eine komplexe thermische Verformung einher. Another, less trivial reason would be the deformation of the substrate by mechanical, but especially thermal stress. A substrate For example, at the time of fabricating the structures, it has a defined temperature. This temperature is generally not retained for the entire process flow of the substrate, but changes. The temperature change is accompanied by thermal expansion and, in the most ideal case, a change in diameter, in the worst case a complex thermal deformation.
Zweitens können selbst zwei Substrate, die kurz vor der Kontaktierung und dem eigentlichen Bondvorgang, fehlerfreie, insbesondere vollflächige, Kongruenz, also eine Überlappung aller Strukturen besitzen, diese Kongruenz während des Bondvorgangs verlieren. Daher kommt dem Bondprozess an sich ein entscheidender Einfluss bei der Erzeugung eines fehlerfreien, daher eine perfekte Kongruenz der Strukturen aufweisenden, Substratstapels zu. Secondly, even two substrates, which, shortly before the contacting and the actual bonding process, have perfect, in particular full-surface, congruence, ie an overlap of all structures, lose this congruence during the bonding process. Therefore, the bonding process itself has a decisive influence in the generation of an error-free, therefore a perfect congruence of the structures having, substrate stack.
Drittens können Schichten und Strukturen, die auf die Substrate aufgebracht werden, Spannungen in einem Substrat erzeugen. Bei den Schichten kann es sich beispielsweise um Isolationsschichten, bei den Strukturen um through- silicon-vias (TSVs), handeln. Third, layers and structures applied to the substrates can create stresses in a substrate. The layers may, for example, be insulation layers, and the structures may be through-silicon vias (TSVs).
Eines der größten technischen Probleme beim permanenten Verbinden zweier Substrate stellt die Ausrichtungsgenauigkeit der funktionalen Einheiten zwischen den einzelnen Substraten dar. Obwohl die Substrate durch One of the biggest technical problems in permanently bonding two substrates is the alignment accuracy of the functional units between the individual substrates
Ausrichtungsanlagen sehr genau zueinander ausgerichtet werden können, kann es während des Bondvorgangs selbst zu Verzerrungen der Substrate kommen. Durch die so entstehenden Verzerrungen werden die funktionalen Einheiten nicht notwendigerweise an allen Positionen korrekt zueinander ausgerichtet sein. Die Ausrichtungsungenauigkeit an einem bestimmten Punkt am Substrat kann ein Resultat einer Verzerrung, eines Skalierungsfehlers, eines Linsenfehlers (Vergrößerungs- bzw. Verkleinerungsfehlers) etc. sein. In der Halbleiterindustrie werden alle Themenbereiche, die sich mit Alignments can be aligned very closely to each other, it may come during the bonding process itself to distortions of the substrates. Due to the resulting distortions, the functional units will not necessarily be aligned correctly with each other at all positions. The alignment inaccuracy at a particular point on the substrate may be a result of distortion, scaling error, lens error (enlargement and reduction error), etc. In the semiconductor industry, all topics are dealt with
derartigen Problemen befassen unter dem Begriff„Overlay" subsumiert. Eine entsprechende Einführung zu diesem Thema findet man beispielsweise in: Mack, Chris. Fundamental Principles of Optical Lithography - The Science of Microfabrication. WILEY, 2007, Reprint 2012. These problems are subsumed under the term "overlay." An introduction to this topic can be found, for example, in: Mack, Chris. Fundamental Principles of Optical Lithography - The Science of Microfabrication. WILEY, 2007, Reprint 2012.
Jede funktionale Einheit wird vor dem eigentlichen Herstellprozess im Each functional unit will be in the before the actual manufacturing process
Computer entworfen. Beispielsweise werden Leiterbahnen, Mikrochips, MEMS, oder jede andere mit Hilfe der Mikrosystemtechnik herstellbare Struktur, in einem CAD (engl. : Computer aided design) Programm entworfen. Während der Herstellung der funktionalen Einheiten zeigt sich allerdings, dass es immer eine Abweichung zwischen den idealen, am Computer konstruierten, und den realen, im Reinraum produzierten, funktionalen Einheiten gibt. Die Unterschiede sind vorwiegend auf Limitierungen der Hardware, also ingenieurstechnische Probleme, sehr oft aber auf  Computer designed. For example, tracks, microchips, MEMS, or any other microstructure manufacturable structure are designed in a CAD (computer aided design) program. However, during the fabrication of the functional units, it can be seen that there is always a divergence between the ideal, computer-designed, and the real, functional units produced in the clean room. The differences are mainly on the limitations of the hardware, so engineering problems, but very often on
physikalische Grenzen, zurückzuführen. So ist die Auflösungsgenauigkeit einer Struktur, die durch einen photolithographischen Prozess hergestellt wird, durch die Größe der Aperturen der Photomaske und die Wellenlänge des verwendeten Lichts begrenzt. Maskenverzerrungen werden direkt in den Photoresist übertragen. Linearmotoren von Maschinen können nur innerhalb einer vorgegebenen Toleranz reproduzierbare Positionen anfahren, etc. Daher verwundert es nicht, dass die funktionalen Einheiten eines Substrats nicht exakt den am Computer konstruierten Strukturen gleichen können. Alle Substrate besitzen daher bereits vor dem Bondprozess eine nicht physical limits, attributed. Thus, the resolution accuracy of a structure made by a photolithographic process is limited by the size of the apertures of the photomask and the wavelength of the light used. Mask distortions are transmitted directly into the photoresist. Machine linear motors can only approach reproducible positions within a given tolerance, etc. It is therefore not surprising that the functional units of a substrate can not exactly match the structures constructed on the computer. All substrates therefore do not already have one before the bonding process
vernachlässigbare Abweichung vom Idealzustand. negligible deviation from the ideal state.
Vergleicht man nun die Positionen und/oder Formen zweier If one then compares the positions and / or shapes of two
gegenüberliegender funktionaler Einheiten zweier Substrate unter der opposite functional units of two substrates under the
Annahme, das keines der beiden Substrate durch einen Verbindungsvorgang verzerrt wird, so stellt man fest, dass im Allgemeinen bereits eine nicht perfekte Deckung der funktionalen Einheiten vorliegt, da diese durch die oben beschriebenen Fehler vom idealen Computermodell abweichen. Die häufigsten Fehler, werden in Figur 8 (Nachgebildet von: Assuming that neither of the two substrates is distorted by a bonding process, it is found that in general there is already an imperfect coverage of the functional units, since these deviate from the ideal computer model by the errors described above. The most common errors are shown in FIG. 8 (emulated by:
http://commons.wikimedia. Org/wiki/File:OverIav - typical model terms DE. vg, 24.05.2013 und Mack, Chris. Fundamental Principles of Optical Lithography - The Science of Microfabrication. http: //commons.wikimedia. Org / wiki / File: OverIav - typical model terms. vg, 24.05.2013 and Mack, Chris. Fundamental Principles of Optical Lithography - The Science of Microfabrication.
Chichester: WILEY, p. 312, 2007, Reprint 2012) dargestellt. Gemäß den Abbildungen kann man grob zwischen globalen und lokalen bzw. symmetrischen und asymmetrischen Overlayfehlern unterschieden. Ein globaler Overlayfehler ist homogen, daher unabhängig vom Ort. Er erzeugt die gleiche Abweichung zwischen zwei gegenüberliegenden funktionalen Einheiten unabhängig von der Position. Die klassischen globalen Chichester: Wiley, p. 312, 2007, Reprint 2012). According to the Mappings can be roughly distinguished between global and local or symmetric and asymmetric overlay errors. A global overlay error is homogeneous, therefore independent of location. It produces the same deviation between two opposing functional units regardless of position. The classic global
Overlayfehler sind die Fehler I. und IL, welche durch eine Translation bzw. Rotation der beiden Substrate zueinander entstehen. Die Translation bzw. Rotation der beiden Substrate erzeugt einen dementsprechenden  Overlay errors are the errors I. and IL, which result from a translation or rotation of the two substrates to each other. The translation or rotation of the two substrates generates a corresponding
translatorischen bzw. rotatorischen Fehler für alle, jeweils translatory or rotatory error for everyone, respectively
gegenüberliegenden, funktionalen Einheiten auf den Substraten. Ein lokaler Overlayfehler entsteht ortsabhängig, vorwiegend durch Elastizitäts- und/oder Plastizitätsprobleme und/oder durch Vorprozesse, im vorliegenden Fall vor allem hervorgerufen durch die sich kontinuierlich ausbreitende Bondwelle. Von den dargestellten Overlay Fehlern werden vor allem die Fehler III. und IV. als„run-out" Fehler bezeichnet. Dieser Fehler entsteht vor allem durch eine Verzerrung mindestens eines Substrats während eines Bondvorgangs. Durch die Verzerrung mindestens eines Substrats werden auch die opposite, functional units on the substrates. A local overlay error arises location-dependent, mainly by elasticity and / or plasticity problems and / or by pre-processes, in the present case mainly caused by the continuously propagating bond wave. Of the illustrated overlay errors, especially the errors III. This error is mainly caused by the distortion of at least one substrate during a bonding process
funktionalen Einheiten des ersten Substrats in Bezug auf die funktionalen Einheiten des zweiten Substrats verzerrt. Die Fehler I. und II. können allerdings ebenfalls durch einen Bondprozess entstehen, werden allerdings von den Fehlern III- und IV. meistens so stark überlagert, dass sie nur schwer erkennbar bzw. messbar sind. Dies gilt für Bonder, insbesondere functional units of the first substrate with respect to the functional units of the second substrate is distorted. However, the errors I. and II. Can also arise through a bonding process, but are so often superimposed by the errors III- and IV., That they are difficult to detect or measurable. This applies to Bonder, in particular
Fusionsbonder, der neuesten Bauart, die eine extrem genaue Möglichkeit der x- und/oder y- und/oder Rotationskorrektur besitzen. Fusion bonders, the latest design, which have an extremely accurate possibility of x- and / or y- and / or rotational correction.
Im Stand der Technik existiert bereits eine Anlage, mit deren Hilfe man lokale Verzerrungen zumindest teilweise reduzieren kann. Es handelt sich dabei um eine lokale Entzerrung durch die Verwendung aktiver In the prior art there already exists a system with the help of which one can at least partially reduce local distortions. It is a local equalization through the use of active
Steuerelemente (WO2012/083978 AI ). Controls (WO2012 / 083978 AI).
Im Stand der Technik existieren erste Lösungsansätze zur Korrektur von „run-out"-Fehlern. Die US20120077329A1 beschreibt eine Methode, um eine gewünschte Ausrichtungsgenauigkeit zwischen den funktionalen Einheiten zweier Substrate während und nach dem Bonden zu erhalten, indem das untere Substrat nicht fixiert wird. Dadurch ist das untere Substrat keinen Randbedingungen unterworfen und kann während des Bondvorganges frei an das obere Substrat bonden. Ein wichtiges Merkmal im Stand der Technik stellt vor allem die flache Fixierung eines Substrats, meistens mittels einer Vakuumvorrichtung, dar. In the prior art, there are first approaches to correct "run-out" errors US20120077329A1 describes a method to achieve a desired alignment accuracy between the functional units two substrates during and after bonding by the lower substrate is not fixed. As a result, the lower substrate is not subject to boundary conditions and can bond freely to the upper substrate during the bonding process. An important feature of the prior art is, above all, the flat fixing of a substrate, usually by means of a vacuum device.
Die entstehenden„run-out" Fehler werden in den meisten Fällen The resulting "run-out" errors are in most cases
radialsymmetrisch um die Kontaktstelle stärker, nehmen daher von der Kontaktstelle zum Umfang zu. In den meisten Fällen handelt es sich um eine linear zunehmende Verstärkung der„run-out" Fehler. Unter speziellen Bedingungen können die„run-out" Fehler auch nichtlinear zunehmen. radially symmetrical around the contact point stronger, therefore, from the contact point to the circumference. In most cases, it is a linear increase in run-out errors, and under special conditions, run-out errors can increase nonlinearly.
Unter besonders optimalen Bedingungen können die„run-out" Fehler nicht nur durch entsprechende Messgeräte (EP2463892) ermittelt, sondern auch durch mathematische Funktionen beschrieben, werden. Da die„run-out" Fehler Translationen und/oder Rotationen und/oder Skalierungen zwischen wohldefinierten Punkten darstellen, werden sie mit Vorzug durch Under particularly optimal conditions, the "run-out" errors can not only be determined by appropriate measuring devices (EP2463892), but also described by mathematical functions, since the "run-out" errors include translations and / or rotations and / or scales between well-defined Represent points, they are preferred by
Vektorfunktionen beschrieben. Im Allgemeinen handelt es sich bei dieser Vektorfunktion um eine Funktion f:R2- R2, daher um eine Vector functions described. In general, this vector function is a function f: R 2 - R 2 , hence one
Abbildungsvorschrift, die den zweidimensionalen Definitionsbereich der Ortskoordinaten auf den zweidimensionalen Wertebereich von„run-out" Vektoren abbildet. Obwohl noch keine exakte mathematische Analyse der entsprechenden Vektorfelder vorgenommen werden konnte, werden Mapping rule that maps the two-dimensional domain of domain coordinates to the two-dimensional value range of "run-out" vectors, although no exact mathematical analysis of the corresponding vector fields could be made
Annahmen bezüglich der Funktionseigenschaften getätigt. Die Assumptions made regarding the functional properties. The
Vektorfunktionen sind mit großer Wahrscheinlichkeit mindestens Cn n>=l , Funktionen, daher mindestens einmal stetig differenzierbar. Da die„run-out" Fehler vom Kontaktierungspunkt zum Rand hin zunehmen, wird die Vector functions are with great probability at least C n n> = 1, functions, therefore at least once continuously differentiable. As the "run-out" errors increase from the contact point to the edge, the
Divergenz der Vektorfunktion wahrscheinlich von Null verschieden sein. Bei dem Vektorfeld handelt es sich daher mit großer Wahrscheinlichkeit um ein Quellenfeld. Man ermittelt die„run-out" Fehler am besten in Bezug zu Strukturen. Unter einer Struktur versteht man jedes beliebige Element eines ersten bzw. Divergence of the vector function is likely to be different from zero. The vector field is therefore most likely a source field. The best way to determine "run-out" errors in relation to structures is to understand any element of a first or
zweiten Substrats, welches mit einer Struktur auf dem zweiten bzw. ersten Substrat korreliert werden soll. Bei einer Struktur handelt es sich daher beispielsweise um  second substrate, which is to be correlated with a structure on the second or first substrate. For example, a structure is a structure
• Ausrichtungsmarken • Alignment marks
• Ecken bzw. Kanten, insbesondere Ecken und Kanten funktionaler  • Corners or edges, especially corners and edges of functional
Einheiten  units
• Kontaktpads, insbesondere Through Silicon Vias (TSVs) oder Through polymer Vias (TPVs)  Contact pads, especially through silicon vias (TSVs) or through polymer vias (TPVs)
• Leiterbahnen  • Tracks
• Vertiefungen, insbesondere Löcher oder Senken.  • depressions, especially holes or depressions.
Der„run-out"-Fehler ist im Allgemeinen positionsabhängig und ist im mathematischen Sinne ein Verschiebungsvektor, zwischen einem realen und einem idealen Punkt. Da der„run-out"-Fehler im Allgemeinen The "run-out" error is generally position-dependent and is mathematically a displacement vector between a real and an ideal point because the "run-out" error generally
positionsabhängig ist, wird er idealerweise durch Vektorfelder angegeben. Im weiteren Verlauf des Textes wird der„run-out"-Fehler, wenn nicht anders erwähnt, nur mehr punktuell betrachtet um die Beschreibung zu erleichtern. is position dependent, it is ideally given by vector fields. In the further course of the text, the "run-out" error, if not mentioned otherwise, only considered more selectively to facilitate the description.
Der„run-out"-Fehler R setzt sich aus zwei Teilkomponenten zusammen. The "run-out" error R consists of two subcomponents.
Die erste Teilkomponente Rl beschreibt den intrinsischen Teil des„run-out"- Fehlers, also jenen Teil, der auf eine fehlerhafte Herstellung der Strukturen oder eine Verzerrung des Substrats zurückzuführen ist. Er wohnt also dem Substrat inne. Es ist dabei zu beachten, dass ein Substrat auch einen intrinsischen„run-out" Fehler besitzen kann, wenn die Strukturen zwar bei einer ersten Temperatur korrekt hergestellt wurden, das Substrat aber bis zum Bondprozess einer Temperaturänderung auf eine zweite Temperatur unterliegt und es dadurch zu thermischen Dehnungen kommt, die das gesamte Substrat und damit auch die darauf befindlichen Strukturen verzerren. Es genügen bereits Temperaturdifferenzen von einigen wenigen Kelvin, manchmal sogar zehntel Kelvin, um derartige Verzerrungen zu erzeugen. The first subcomponent Rl describes the intrinsic part of the "run-out" error, ie the part that is the result of a faulty fabrication of the structures or a distortion of the substrate, so it resides in the substrate a substrate may also have an intrinsic "run-out" defect if the structures were indeed made correctly at a first temperature, but the substrate is subject to a temperature change to a second temperature until the bonding process and thermal expansions occur throughout the entire bond Substrate and thus distort the structures thereon. It is enough already temperature differences of a few Kelvin, sometimes even tenth Kelvin, to produce such distortions.
Die zweite Teilkomponente R2 beschreibt den extrinsischen Teil des„run- out"-Fehlers, daher jenen Teil, der erst durch den Bondprozess verursacht wird. Er ist vor dem Bondprozess nicht vorhanden. Darunter fallen vor allem lokale und/oder globale Verzerrungen des ersten und/oder zweiten Substrats durch zwischen den Substraten wirkende Kräfte, die zu einer Verformung im Nanometerbereich führen können. The second subcomponent R2 describes the extrinsic part of the "run-out" error, hence the part that is first caused by the bonding process, that does not exist before the bonding process, which mainly includes local and / or global distortions of the first and second or second substrate by acting between the substrates forces that can lead to a deformation in the nanometer range.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Bonden zweier Substrate vorzusehen, mit dem die Bondgenauigkeit möglichst an jeder Position der Substrate erhöht wird. Es ist weiter Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren aufzuzeigen, mit dem eine fehlerfreie, insbesondere vollflächige, Kongruenz der Strukturen zweier Substrate erzeugt werden kann. Object of the present invention is to provide a method for bonding two substrates, with which the bonding accuracy is increased as possible at each position of the substrates. It is a further object of the invention to provide a method with which an error-free, in particular full-surface, congruence of the structures of two substrates can be produced.
Die vorliegende Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindung fallen auch sämtliche The present object is achieved with the features of claim 1. Advantageous developments of the invention are specified in the subclaims. The scope of the invention also includes all
Kombinationen aus zumindest zwei in der Beschreibung, in den Ansprüchen und/oder den Zeichnungen angegebenen Merkmalen. Bei angegebenen Combinations of at least two features specified in the description, in the claims and / or the drawings. At specified
Wertebereichen sollen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als Grenzwerte offenbart gelten und in beliebiger Kombination beanspruchbar sein. Soweit einzelne oder mehrere Verfahrensschritte auf unterschiedlichen Geräten oder Modulen ausführbar sind, werden diese als eigenständiges Verfahren jeweils separat offenbart. Value ranges are also within the limits mentioned values as limit values disclosed and be claimed in any combination claimable. As far as individual or several process steps on different devices or modules are executable, they are disclosed separately as a separate process.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, eine Heiztemperatur TH bereits während des Bondens zu reduzieren oder eine Heizung während des Bondens abzuschalten. Die Heiztemperatur TH dient insbesondere zur Erzeugung einer zum Bonden ausreichenden Temperatur an einer Bondfläche der Substrate. Ein wichtiger Aspekt einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform besteht in der Aufhebung der Fixierung eines Substrats, insbesondere während des Bondens, um die freie Verformbarkeit des bondenden Substratstapels zu erlauben. Ein weiterer wichtiger Aspekt einer dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform besteht in der Möglichkeit der The invention is based on the idea to reduce a heating temperature TH already during the bonding or to turn off a heater during the bonding. The heating temperature TH is used in particular for producing a temperature sufficient for bonding to a bonding surface of the substrates. An important aspect of a further embodiment according to the invention is the removal of the fixation of a substrate, in particular during bonding to allow free deformability of the bonding substrate stack. Another important aspect of a third embodiment of the invention is the possibility of
Belüftung bzw. Druckbeaufschlagung des Substratstapels, insbesondere seiner Grenzfläche, während des Bondens.  Ventilation or pressurization of the substrate stack, in particular its interface, during bonding.
Als erstes und/oder zweites Substrat kommen insbesondere Wafer in Frage. Wafers in particular come into question as first and / or second substrate.
Ein erfindungsgemäß charakteristischer Vorgang beim Bonden, insbesondere Permanentbonden, vorzugsweise Fusionsbonden, ist die möglichst zentrische, punktförmige Kontaktierung der beiden Substrate. Insbesondere kann die Kontaktierung der beiden Substrate auch nicht zentrisch erfolgen. Die sich von einem nicht-zentrischen Kontaktpunkt ausbreitende Bondwelle würde unterschiedliche Stellen des Substratrandes zu unterschiedlichen Zeiten erreichen. Entsprechend kompliziert wäre die vollständige mathematischphysikalische Beschreibung des Bondwellenverhaltens und der daraus resultierenden„run-out" Fehler Kompensation. Insbesondere wird der An inventively characteristic process during bonding, in particular permanent bonding, preferably fusion bonding, is the most centric, point-like contacting of the two substrates. In particular, the contacting of the two substrates can also not be centric. The bond wave propagating from a non-centric contact point would reach different locations of the substrate edge at different times. The complete mathematical-physical description of the bond wave behavior and the resulting "run-out" error compensation would be correspondingly complicated
Kontaktierungspunkt nicht weit vom Zentrum des Substrats entfernt verortet, sodass die sich daraus möglicherweise ergebenden Effekte, zumindest am Rand vernachlässigbar sind. Die Distanz zwischen einem möglichen nicht- zentrischen Kontaktierungspunkt und dem Zentrum des Substrats ist vorzugsweise kleiner als 100mm, mit Vorzug kleiner als 10mm, mit größerem Vorzug kleiner als 1 mm, mit größtem Vorzug kleiner als 0.1 mm, mit allergrößtem Vorzug kleiner als 0.01 mm. Im weiteren Verlauf der Contact point located not far away from the center of the substrate, so that the resulting possibly resulting effects, at least at the edge are negligible. The distance between a possible non-centric contact point and the center of the substrate is preferably less than 100mm, more preferably less than 10mm, more preferably less than 1mm, most preferably less than 0.1mm, most preferably less than 0.01mm. In the further course of the
Beschreibung soll unter Kontaktierung im Regelfall eine zentrische Description is under contacting usually a centric
Kontaktierung gemeint sein. Unter Zentrum versteht man im weiteren Sinne mit Vorzug den geometrischen Mittelpunkt eines zugrundeliegenden, wenn nötig um Asymmetrien kompensierten, idealen Körpers. Bei industrieüblichen Wafern mit einem Notch ist das Zentrum also der Kreismittelpunkt des Kreises, der den idealen Wafer ohne notch, umgibt. Bei industrieüblichen Wafern mit einem Fiat (abgeflachte Seite) ist das Zentrum der Contacting be meant. In the broader sense, center is understood to be the geometric center of an underlying, if necessary, asymmetry-compensated, ideal body. In industry standard wafers with a notch, the center is thus the circle center of the circle surrounding the ideal wafer without notch. For industry standard wafers with a Fiat (flattened side) is the center of
Kreismittelpunkt des Kreises, der den idealen Wafer ohne flat, umgibt. Circle center of the circle surrounding the ideal wafer without flat.
Analoge Überlegungen gelten für beliebig geformte Substrate. In speziellen Ausführungsformen kann es allerdings von Nutzen sein, unter dem Zentrum den Schwerpunkt des Substrats zu verstehen. Um eine exakte, zentrische, punktförmige Kontaktierung zu gewährleisten, wird eine mit einer Analogous considerations apply to arbitrarily shaped substrates. In special However, embodiments may find it useful to understand under the center the center of gravity of the substrate. To ensure an exact, centric, point-like contact, one with a
zentrischen Bohrung und einem darin translatorisch bewegbaren Stift versehene obere Aufnahmeeinrichtung (Probenhalter) mit einer  centric bore and therein translationally movable pin provided upper receiving device (sample holder) with a
radialsymmetrischen Fixierung versehen. Denkbar wäre auch die Verwendung einer Düse, welche ein Fluid, mit Vorzug ein Gas an Stelle des Stifts zur Druckbeaufschlagung verwendet. Des Weiteren kann sogar vollständig auf die Verwendung derartiger Elemente verzichtet werden, wenn man  provided radially symmetrical fixation. It would also be conceivable to use a nozzle which uses a fluid, preferably a gas, instead of the pin for pressurizing. Furthermore, even completely dispensing with the use of such elements, if one
Vorrichtungen vorsieht, welche die beiden Substrate durch eine Provides devices which the two substrates by a
Translationsbewegung aneinander annähern können unter der weiteren Translational movement can approach one another under the other
Voraussetzung, dass mindestens eines der beiden Substrate, mit Vorzug das obere Substrat, auf Grund der Gravitation eine aufgeprägte Krümmung in Richtung des anderen Substrats besitzt, und daher bei der erwähnten translatorischen Annäherung, bei genügend geringem Abstand zum Prerequisite that at least one of the two substrates, preferably the upper substrate, due to gravity has an impressed curvature in the direction of the other substrate, and therefore in the aforementioned translational approach, at a sufficiently small distance to
entsprechenden zweiten Substrat, automatisch kontaktiert. corresponding second substrate, automatically contacted.
Bei der radialsymmetrischen Fixierung/Halterung handelt es sich entweder um angebrachte Vakuumlöcher, eine kreisrunde Vakuumlippe oder The radially symmetric fixation / mounting is either attached vacuum holes, a circular vacuum lip or
vergleichbare Vakuumelemente, mit deren Hilfe das obere Substrat fixiert werden kann. Denkbar ist auch die Verwendung einer elektrostatischen Aufnahmeeinrichtung. Der Stift in der zentrischen Bohrung des oberen Probenhalters dient der steuerbaren Durchbiegung des fixierten, oberen Substrats. comparable vacuum elements with which the upper substrate can be fixed. It is also conceivable to use an electrostatic recording device. The pin in the central bore of the upper sample holder serves to controllably deflect the fixed, upper substrate.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform kann die In a further embodiment of the invention, the
Aufnahmeeinrichtung so konstruiert sein, dass das erste und/oder zweite Substrat durch einen erzeugten Über- und/oder Unterdruck im Probenhalter konvex und/oder konkav gekrümmt wird. Dazu werden in der Recording device may be constructed so that the first and / or second substrate is curved by a generated positive and / or negative pressure in the sample holder convex and / or concave. This will be in the
Aufnahmeeinrichtung vorzugsweise Vakuumbahnen und/oder mit Fluiden durchströmbare bzw. evakuierbare Hohlräume vorgesehen. Auf die Receiving device preferably provided vacuum webs and / or fluid-permeable or evacuable cavities. On the
Verwendung einer Düse zur punktgenauen Druckbeaufschlagung kann zugunsten eines sich global aufbauenden Drucks insbesondere verzichtet werden. Erfindungsgemäß denkbar sind Ausführungsformen, bei denen das Substrat abgedichtet und/oder anderweitig, insbesondere am Rand, fixiert wird. Wird beispielsweise eine Aufnahmeeinrichtung konstruiert, die einen Unterdruck in Bezug zur äußeren Atmosphäre erzeugt, so reicht eine Using a nozzle for pinpoint pressurization can be dispensed with in favor of a globally building up pressure in particular become. According to the invention, embodiments are conceivable in which the substrate is sealed and / or otherwise fixed, in particular at the edge. For example, if a receptacle is constructed that creates a negative pressure with respect to the outside atmosphere, one is sufficient
Dichtung am Substratrand. Wird im Inneren der Aufnahmeeinrichtung ein Überdruck erzeugt, um das Substrat nach außen, also konvex, zu krümmen, wird das Substrat vorzugsweise randseitig, insbesondere mechanisch, fixiert. Durch die Beaufschlagung des Substrats von der Unterseite mittels Unterbzw. Überdruck kann die Krümmung des Substrats exakt eingestellt werden.  Seal at the substrate edge. If an overpressure is generated in the interior of the receiving device in order to bend the substrate to the outside, that is to say convexly, the substrate is preferably fixed peripherally, in particular mechanically. By applying the substrate from the bottom by means Unterbzw. Overpressure, the curvature of the substrate can be adjusted exactly.
Nach der erfolgten Kontaktierung der Zentren beider Substrate wird die Fixierung des oberen Probenhalters, insbesondere kontrolliert und After the contacting of the centers of both substrates, the fixation of the upper sample holder, in particular controlled and
schrittweise, gelöst. Das obere Substrat fällt einerseits durch die Schwerkraft und andererseits bedingt durch eine entlang der Bondwelle und zwischen den Substraten wirkende Bondkraft nach unten. Das obere Substrat wird radial vom Zentrum zum Seitenrand hin mit dem unteren Substrat verbunden. Es kommt so zu einer erfindungsgemäßen Ausbildung einer radialsymmetrischen Bondwelle, die insbesondere vom Zentrum zum Seitenrand verläuft. Während des Bondvorganges drücken die beiden Substrate das zwischen den gradually, solved. The upper substrate falls down on the one hand by gravity and on the other hand due to a bonding force acting along the bond wave and between the substrates. The upper substrate is connected to the lower substrate radially from the center to the side edge. It thus comes to an inventive design of a radially symmetrical bond wave, which extends in particular from the center to the side edge. During the bonding process, the two substrates press the between the
Substraten vorliegende Gas, insbesondere Luft, vor der Bondwelle her und sorgen damit für eine Bondgrenzfläche ohne Gaseinschlüsse. Das obere Substrat liegt während des Fallens praktisch auf einer Art Gaspolster. Substrates present gas, in particular air, before the bond wave ago and thus ensure a bonding interface without gas inclusions. The upper substrate is practically on a kind of gas cushion while falling.
Das erste/obere Substrat unterliegt nach der Initiierung des Bonds an einer Bondinitiierungsstelle keiner zusätzlichen Fixierung, kann sich also The first / top substrate is not subject to any additional fixation after initiation of the bond at a bond initiation site, so may
abgesehen von der Fixierung an der Bondinitiierungsstelle frei bewegen und auch verzerren. Durch die erfindungsgemäß voranschreitende Bondwelle, die an der Bondwellenfront auftretenden Spannungszustände und die move freely and also distort apart from the fixation at the bond initiation site. As a result of the bonding wave advancing according to the invention, the voltage states occurring at the bond wavefront and the
vorliegenden geometrischen Randbedingungen wird jedes, bezüglich seiner radialen Dicke infinitesimal kleine, Kreissegment einer Verzerrung Given geometric boundary conditions, each, with respect to its radial thickness infinitesimal small, circle segment of a distortion
unterliegen. Da die Substrate allerdings starre Körper darstellen, summieren sich die Verzerrungen als Funktion des Abstandes vom Zentrum her auf. Dies führt zu„run-out" Fehlern, die durch das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung beseitigt werden sollen. subject. However, since the substrates are rigid bodies, the distortions add up as a function of the distance from the center. This leads to "run-out" errors that are to be eliminated by the method and apparatus of the invention.
Die Erfindung betrifft somit auch ein Verfahren und eine Vorrichtung, um den„run-out"-Fehler zwischen zwei gebondeten Substraten, insbesondere durch thermodynamische und/oder mechanische Kompensationsmechanismen, beim Bonden zu verringern oder sogar ganz zu vermeiden. Des Weiteren behandelt die Erfindung einen entsprechenden Artikel, der mit der The invention thus also relates to a method and a device for reducing or even completely avoiding the "run-out" error between two bonded substrates, in particular by thermodynamic and / or mechanical compensation mechanisms, during bonding corresponding article with the
erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wird. Device according to the invention and the inventive method is produced.
Der„run-out"-Fehler ist insbesondere abhängig von der Position am Substrat entlang der Substratoberfläche. Es zeigt sich insbesondere, dass der„run- out"-Fehler vom Zentrum zur Peripherie des Substrats zunimmt. Derartige radialsymmetrische run-outs kommen vor allem bei fusionsgebondeten In particular, the "run-out" error depends on the position on the substrate along the substrate surface, and in particular it shows that the "run-out" error increases from the center to the periphery of the substrate. Such radially symmetric run-outs are mainly used in fusion bonded
Substraten vor, die durch einen Stift (engl. : pin) zentrisch kontaktiert werden und deren Bondwelle sich nach der Kontaktierung selbstständig, insbesondere radial, ausbreitet. Substrates before, which are contacted by a pin (English: pin) centric and their bond wave after contacting independently, especially radially spreads.
Der„run-out" Fehler ist insbesondere abhängig von der Geschwindigkeit der Bondwelle. Im Allgemeinen wird der„run-out" Fehler größer, je höher die Bondwellengeschwindigkeit ist. Erfindungsgemäß werden daher bevorzugt Bondwellengeschwindigkeiten eingestellt, die kleiner sind als 100 mm/s, vorzugsweise kleiner als 50 mm/s, noch bevorzugter kleiner als 10 mm/s, am bevorzugtesten kleiner als 1 mm/s, am allerbevorzugtesten kleiner als 0.1 mm/s. In einer besonderen erfindungsgemäßen Ausführungsform wird die Bondwellengeschwindigkeit mit Messmitteln erfasst. In particular, the run-out error is dependent on the speed of the bond wave Generally, the higher the bond wave velocity, the larger the run-out error becomes. Bond wave velocities are therefore preferably set according to the invention which are smaller than 100 mm / s, preferably less than 50 mm / s, more preferably less than 10 mm / s, most preferably less than 1 mm / s, most preferably less than 0.1 mm / s , In a particular embodiment of the invention, the bond shaft speed is detected by measuring means.
Der„run-out" Fehler ist insbesondere abhängig von dem Abstand (engl.: gap) zwischen den beiden Substraten unmittelbar vor dem Beginn des The "run-out" error depends in particular on the gap between the two substrates immediately before the beginning of the
(Pre-)Bondprozesses. Soweit, insbesondere das obere, erste Substrat, durch Verformungsmittel mit einer ersten Kraft Fi verformt wird, ist der Abstand zwischen den Substraten eine Funktion des Ortes. Insbesondere ist der Abstand zwischen den Substraten am Rand am größten. Der minimale (Pre-) bonding process. As far as, in particular, the upper, first substrate is deformed by deformation means having a first force Fi, the distance between the substrates is a function of the location. In particular, the Distance between the substrates at the edge is the largest. The minimum
Abstand ist im Bereich des konvexen Maximum des verformten Substrats verortet. Damit hat auch die Form eines verformten Substrats Einfluss auf den„run-out"-Fehler. Der Abstand zwischen den Substraten am Rand  Distance is located in the region of the convex maximum of the deformed substrate. Thus, the shape of a deformed substrate also influences the run-out error, the distance between the substrates at the edge
(Substratrandabstand D) wird unmittelbar vor dem Bonden insbesondere kleiner als 5 mm, vorzugsweise kleiner als 2 mm, noch bevorzugter kleiner als 1 mm, am bevorzugtesten kleiner als 0.5 mm, am allerbevorzugtesten kleiner als 0.1 mm eingestellt. Der Abstand zwischen den Substraten unterhalb des konvexen Maximums wird unmittelbar vor dem Bonden insbesondere kleiner als 1 mm, vorzugsweise kleiner als 100 μιη, noch bevorzugter kleiner als 10 μπι, am bevorzugtesten kleiner als 1 μηι, am allerbevorzugtesten kleiner als 100 nm, eingestellt.  (Substrate edge distance D) is set immediately before bonding in particular less than 5 mm, preferably less than 2 mm, more preferably less than 1 mm, most preferably less than 0.5 mm, most preferably less than 0.1 mm. The distance between the substrates below the convex maximum is immediately before bonding in particular less than 1 mm, preferably less than 100 μιη, more preferably less than 10 μπι, most preferably less than 1 μηι, most preferably less than 100 nm set.
Der„run-out" Fehler ist insbesondere abhängig von der Art und Form des Probenhalters sowie der daraus resultierenden Fixierung/Halterung des jeweiligen Substrats. Die Druckschrift WO2014/191033A1 offenbart mehrere Ausführungsformen bevorzugter Probenhalter, auf die insofern Bezug genommen wird. Bei den offenbarten Prozessen ist eine Loslösung des Substrats von einem Probenhalter nach der Aufhebung der Fixierung, insbesondere Vakuumfixierung, von entscheidender Bedeutung. Die  The "run-out" error is particularly dependent on the type and shape of the sample holder and the resulting fixation / holding of the respective substrate WO2014 / 191033A1 discloses several embodiments of preferred sample holders, to which reference is made in the disclosed processes a detachment of the substrate from a sample holder after the release of the fixation, in particular vacuum fixation, is of crucial importance
Oberflächenrauheit des Probenhalters wird möglichst groß, seine Welligkeit möglichst gering gewählt. Eine große Oberflächenrauheit sorgt für möglichst wenig Kontaktstellen zwischen der Probenhalteroberfläche und dem Substrat. Die Trennung des Substrats vom Probenhalter erfolgt daher mit minimalem Energieaufwand. Die Welligkeit ist vorzugsweise minimal, um nicht durch die Probenhalteroberfläche neue Quellen für einen„run-out" zu schaffen. Es wird darauf hingewiesen, dass die Aussagen über die Welligkeit nicht bedeuten, dass die Oberfläche des Probenhalters nicht auch als Ganzes gekrümmt sein darf. Surface roughness of the sample holder is as large as possible, its waviness chosen as low as possible. A large surface roughness ensures as few contact points as possible between the sample holder surface and the substrate. The separation of the substrate from the sample holder is therefore carried out with minimal energy consumption. The waviness is preferably minimal so as not to create new sources of "run-out" through the sample holder surface It should be noted that the statements about waviness do not mean that the surface of the sample holder may not be curved as a whole.
Die Rauheit wird entweder als mittlere Rauheit, quadratische Rauheit oder als gemittelte Rauhtiefe angegeben. Die ermittelten Werte für die mittlere Rauheit, die quadratische Rauheit und die gemittelte Rauhtiefe unterscheiden sich im Allgemeinen für dieselbe Messstrecke bzw. Messfläche, liegen aber im gleichen Größenordnungsbereich. Daher sind die folgenden Roughness is reported as either average roughness, square roughness or average roughness. The values determined for the average roughness, the squared roughness and the average roughness depth generally differ for the same measuring section or measuring surface, but they are in the same order of magnitude. Therefore, the following are
Zahlenwertebereiche für die Rauheit entweder als Werte für die mittlere Rauheit, die quadratische Rauheit oder für die gemittelte Rauhtiefe zu verstehen. Die Rauheit wird insbesondere größer als 10 nm, vorzugsweise größer als 100 nm, noch bevorzugter größer als 1 μηι, am bevorzugtesten größer als 10 μιη, am allerbevorzugtesten größer als 100 μπι, eingestellt. Der„run-out" Fehler ist insbesondere abhängig von zeitlichen Aspekten. Eine sich zu schnell ausbreitende Bondwelle gibt dem Material der Substrate kurz nach und/oder auf und/oder vor der Bondwelle nicht genug Zeit, um sich optimal miteinander zu verbinden. Es kann daher auch von entscheidender Bedeutung sein, die Bondwelle zeitabhängig zu steuern.  Roughness numerical ranges are to be understood as either average roughness, squared roughness, or averaged roughness. The roughness is in particular greater than 10 nm, preferably greater than 100 nm, more preferably greater than 1 μηι, most preferably greater than 10 μιη, most preferably greater than 100 μπι adjusted. The "run-out" error is particularly dependent on temporal aspects: A too rapidly propagating bond wave does not give the material of the substrates shortly after and / or on and / or in front of the bond wave enough time to optimally connect to one another Therefore, it is also crucial to control the bond wave in a time-dependent manner.
Der„run-out" Fehler ist insbesondere abhängig vom Ladevorgang des The "run-out" error depends in particular on the charging process of the
Substrats auf den Probenhalter. Bei der Aufbringung und Fixierung des Substrats kann es zu einer Verzerrung des Substrats kommen, welche durch die Fixierung aufrechterhalten und während des (Pre-)bonds mit in den Substratstapel eingebracht wird. Das Substrat wird daher möglichst ohne Verzerrung von einem Endeffektor auf den Probenhalter übergeben. Substrate on the sample holder. In the application and fixation of the substrate may lead to a distortion of the substrate, which is maintained by the fixation and introduced during the (pre) bonds in the substrate stack. Therefore, the substrate is transferred from an end effector to the sample holder as far as possible without distortion.
Der„run-out" Fehler ist insbesondere abhängig von Temperaturunterschieden und/oder Temperaturschwankungen zwischen den beiden Substraten. Die Substrate werden insbesondere aus unterschiedlichen Prozessschritten oder unterschiedlichen Prozessmodulen dem Bondmodul zugeführt. In diesen Prozessmodulen konnten unterschiedliche Prozesse bei unterschiedlichen Temperaturen durchgeführt worden sein. Des Weiteren können der obere und unter Probenhalter einen unterschiedlichen Aufbau, eine unterschiedliche Konstruktionsweise und damit unterschiedliche physikalische, insbesondere thermische, Eigenschaften aufweisen. Denkbar ist beispielsweise, dass sich die thermischen Massen und/oder die thermischen Leitfähigkeiten der The "run-out" error is in particular dependent on temperature differences and / or temperature fluctuations between the two substrates The substrates are supplied in particular from different process steps or different process modules to the bonding module In these process modules, different processes could have been carried out at different temperatures For example, the upper and lower sample holders may have a different structure, a different construction, and thus different physical, in particular thermal, properties, for example, it is conceivable that the thermal masses and / or the thermal conductivities of the
Probenhalter voneinander unterscheiden. Dies führt zu einer Different sample holders. This leads to a
unterschiedlichen Ladetemperatur oder zu einer unterschiedlichen different charging temperature or to a different
Temperatur im Zeitpunkt des (Pre-)bonds. Die Probenhalter zur Temperature at the time of (pre-) bonds. The sample holders for
Durchführung der erfindungsgemäßen Prozesse werden daher vorzugsweise mit Heiz- und/oder Kühlsystemen ausgestattet, um die Temperatur wenigstens eines (vorzugsweise beider) Substrats exakt einstellen zu können. Implementation of the processes according to the invention are therefore preferred equipped with heating and / or cooling systems in order to adjust the temperature of at least one (preferably both) substrate exactly.
Insbesondere ist es denkbar, die Temperaturen der beiden Substrate auf unterschiedliche Werte anzupassen, damit durch eine thermische  In particular, it is conceivable to adapt the temperatures of the two substrates to different values, so that by a thermal
Beaufschlagung von zumindest einem der beiden Substrate das Substrat thermisch global verzerrt wird. Dadurch erreicht man die Anpassung eines Substrats auf einen gewünschten Ausgangszustand, insbesondere um die „run-out" Fehlerkomponente Rl zu kompensieren. Actuation of at least one of the two substrates, the substrate is thermally distorted globally. This achieves the adaptation of a substrate to a desired initial state, in particular to compensate for the "run-out" error component Rl.
Der„run-out"-Fehler ist insbesondere abhängig vom Umgebungsdruck. Die Auswirkungen des Umgebungsdrucks wurden ausführlich in der The run-out error is particularly dependent on the ambient pressure
WO2014/191033A1 erörtert und offenbart. Hierauf wird insofern Bezug genommen. WO2014 / 191033A1 is discussed and disclosed. Reference is made to this extent.
Der„run-out" Fehler ist insbesondere abhängig von einer Symmetrie des Systems, so dass vorzugsweise möglichst viele (noch bevorzugter zumindest der überwiegende Teil) Komponenten symmetrisch aufgebaut und/oder angeordnet werden. Insbesondere sind die Dicken der Substrate The "run-out" error is particularly dependent on a symmetry of the system, so that preferably as many (more preferably at least the predominant part) components are constructed and / or arranged symmetrically, in particular the thicknesses of the substrates
unterschiedlich. Des Weiteren können auf jedem Substrat unterschiedliche Schichtreihenfolgen unterschiedlicher Materialien mit unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften vorhanden und zu berücksichtigen sein. Des Weiteren wird eines der Substrate vorzugsweise verformt, während das andere Substrat flach auf einem Probenhalter aufliegt. Alle Eigenschaften, Parameter und Ausführungsformen, die dazu führen, dass eine Asymmetrie vorliegt, wirken sich insbesondere auf den„run-out"-Fehler aus. Einige dieser Asymmetrien können nicht vermieden werden. So sind die Dicken von Substraten, die Schichten auf den Substraten sowie die funktionalen differently. Furthermore, different layer sequences of different materials with different mechanical properties can be present and taken into account on each substrate. Furthermore, one of the substrates is preferably deformed, while the other substrate rests flat on a sample holder. All of the properties, parameters, and embodiments that cause asymmetry affect the "run-out" error in particular, and some of these asymmetries can not be avoided, such as the thicknesses of substrates, the layers on the substrates as well as the functional ones
Einheiten durch den Prozess und Kundenvorgaben definiert. Units defined by the process and customer specifications.
Erfindungsgemäß wird insbesondere durch Variation anderer, veränderbarer Parameter versucht, den„run-out" weitestgehend zu minimieren, According to the invention, it is attempted in particular to vary the "run-out" as far as possible by varying other, variable parameters.
insbesondere vollständig zu eliminieren. Der„run-out" Fehler ist insbesondere positionsabhängig. Ziel der erfindungsgemäßen Maßnahmen ist es insbesondere, an jeder Position einen „run-out"-Fehler zu erhalten, der kleiner ist als 10 μπι, vorzugsweise kleiner ist als 1 μπι, noch bevorzugter kleiner ist als 100 nm, am bevorzugtesten kleiner ist als 10 nm, am allerbevorzugtesten kleiner ist als 1 nm. especially completely eliminate. The aim of the measures according to the invention is, in particular, to obtain a "run-out" error at each position, which is smaller than 10 μm, preferably smaller than 1 μm, more preferably smaller is greater than 100 nm, most preferably less than 10 nm, most preferably less than 1 nm.
Probenhalter sample holder
Die Probenhalter, die für die erfindungsgemäßen Ausführungsformen vorzugsweise verwendet werden, verfügen über Fixierungen. Die Fixierungen dienen zum Festhalten der Substrate mit einer Fixierkraft oder mit einem entsprechenden Fixierdruck. Bei den Fixierungen kann es sich insbesondere um folgende handeln: The sample holders, which are preferably used for the embodiments according to the invention, have fixations. The fixations are used to hold the substrates with a fixing force or with a corresponding fixing pressure. The fixations may in particular be the following:
Mechanische Fixierungen, insbesondere, Klemmen, oder Mechanical fixations, in particular, clamps, or
• Vakuumfixierungen, insbesondere mit  • Vacuum fixings, especially with
o einzeln ansteuerbare Vakuumbahnen oder  o individually controllable vacuum webs or
o miteinander verbundenen Vakuumbahnen, oder  o interconnected vacuum webs, or
• Elektrische Fixierungen, insbesondere elektrostatische Fixierungen, oder  • Electrical fixations, in particular electrostatic fixations, or
• Magnetische Fixierungen oder  • Magnetic fixations or
• Adhäsive Fixierungen, insbesondere  • Adhesive fixations, in particular
o Gel-Pak Fixierungen oder  o Gel-Pak fixations or
o Fixierungen mit adhäsiven, insbesondere ansteuerbaren,  o fixations with adhesive, in particular controllable,
Oberflächen.  Surfaces.
Die Fixierungen sind insbesondere elektronisch ansteuerbar. Die The fixations are particularly electronically controlled. The
Vakuumfixierung ist die bevorzugte Fixierungsart. Die Vakuumfixierung besteht vorzugsweise aus mehreren Vakuumbahnen, die an der Oberfläche des Probenhalters austreten. Die Vakuumbahnen sind vorzugsweise einzeln ansteuerbar. In einer technisch bevorzugten Anwendung sind einige Vacuum fixation is the preferred type of fixation. The vacuum fixation preferably consists of a plurality of vacuum webs, which emerge on the surface of the sample holder. The vacuum paths are preferably individually controllable. In a technically preferred application are some
Vakuumbahnen zu Vakuumbahnsegmenten vereint, die einzeln ansteuerbar sind, also separat evakuiert oder geflutet werden können. Jedes Vakuumsegment ist vorzugsweise unabhängig von den anderen Vacuum webs combined vacuum web segments, which are individually controllable, so can be evacuated separately or flooded. each Vacuum segment is preferably independent of the others
Vakuumsegmenten. Damit erhält man die Möglichkeit des Aufbaus einzeln ansteuerbarer Vakuumsegmente. Die Vakuumsegmente sind vorzugsweise ringförmig konstruiert. Dadurch wird eine gezielte, radialsymmetrische, insbesondere von innen nach außen durchgeführte Fixierung und/oder  Vacuum segments. This gives the possibility of building individually controllable vacuum segments. The vacuum segments are preferably designed annular. As a result, a targeted, radially symmetrical, in particular from the inside to the outside performed fixation and / or
Loslösung eines Substrats vom Probenhalter ermöglicht oder umgekehrt.  Separation of a substrate from the sample holder allows or vice versa.
Mögliche Probenhalter wurden in den Druckschriften WO2014/191033A1 , WO2013/023708A 1 , WO2012/079597A 1 und WO2012/083978A 1 offenbart. Auf diese wird insofern Bezug genommen. Possible sample holders have been disclosed in WO2014 / 191033A1, WO2013 / 023708A1, WO2012 / 079597A1 and WO2012 / 083978A1. In this regard, reference is made.
Überwachung der Bondwelle Monitoring the bond wave
Während mindestens eines, vorzugsweise aller, erfindungsgemäßen While at least one, preferably all, inventive
Prozessschritte ist es vorteilhaft, das Fortschreiten der Bondwelle oder zumindest den Zustand der Bondwelle zu erfassen und somit zu bestimmten Zeitpunkten zu ermitteln. Hierzu sind vorzugsweise Messmittel vorgesehen, insbesondere mit Kameras. Die Überwachung erfolgt vorzugsweise mittels: Process steps, it is advantageous to detect the progression of the bond wave or at least the state of the bond wave and thus to determine at certain times. For this purpose, preferably measuring means are provided, in particular with cameras. The monitoring is preferably carried out by means of:
• Kameras, insbesondere visuellen Kameras oder Infrarot-Kameras, • cameras, in particular visual cameras or infrared cameras,
und/oder  and or
• Leitfähigkeitsmessgeräten.  • Conductivity meters.
Erfolgt die Ermittlung der Position der Bondwelle mit Hilfe einer Kamera, kann zu jedem Zeitpunkt die Position der Bondwelle, insbesondere der Bondwellenverlauf detektiert werden. Bei der Kamera handelt es sich vorzugsweise um eine Infrarotkamera, welche die Daten digitalisiert und an einen Computer weiterleitet. Der Computer ermöglicht danach die If the position of the bonding wave is determined with the aid of a camera, the position of the bonding wave, in particular the bond wave profile, can be detected at any time. The camera is preferably an infrared camera, which digitizes the data and forwards it to a computer. The computer then allows the
Auswertung der digitalen Daten, insbesondere die Ermittlung der Position der Bondwelle, die Größe der gebondeten Fläche oder weiterer Parameter. Evaluation of the digital data, in particular the determination of the position of the bond wave, the size of the bonded area or other parameters.
Eine weitere Möglichkeit der Überwachung des Bondwellenfortschritts besteht in einer Messung der Oberflächenleitfähigkeit, die sich mit fortschreitender Bondwelle verändert. Dazu müssen die Voraussetzungen für eine derartige Messung gegeben sein. Die Messung der Another way to monitor bondwave progress is to measure the surface conductivity associated with changed as the bondwave progresses. For this purpose, the conditions for such a measurement must be given. The measurement of
Oberflächenleitfähigkeit erfolgt insbesondere durch eine Kontaktierung zweier Elektroden an zwei gegenüberliegenden Positionen eines Substrats. In einer besonderen erfindungsgemäßen Ausführungsform kontaktieren die Elektroden den Rand der Substrate, wobei sie die Verbondung der Substrate am Rand nicht behindern. In einer zweiten, weniger bevorzugten  Surface conductivity occurs in particular by contacting two electrodes at two opposite positions of a substrate. In a particular embodiment of the invention, the electrodes contact the edge of the substrates, while not hindering the bonding of the substrates to the edge. In a second, less preferred
erfindungsgemäßen Ausführungsform werden die Elektroden von der According to the invention embodiment, the electrodes of the
Oberfläche zurückgezogen, bevor die Bondwelle den Seitenrand der Substrate erreicht. Surface withdrawn before the bond wave reaches the side edge of the substrates.
Nachfolgend werden Prozesse beschrieben, wobei die Prozesse vorzugsweise in der beschriebenen Reihenfolge, insbesondere als separate Schritte, ablaufen. Soweit nichts Anderes beschrieben ist, sind die Prozessschritte und Offenbarungen jeweils von einer Ausführungsform auf die andere Processes are described below, the processes preferably taking place in the order described, in particular as separate steps. Unless otherwise described, the process steps and disclosures are each from one embodiment to the other
übertragbar, falls dies für den Fachmann technisch ausführbar ist. transferable, if this is technically feasible for the person skilled in the art.
Prozess gemäß erster Alisführungsform der Erfindung Process according to the first embodiment of the invention
In einem ersten Prozessschritt einer ersten Ausführungsform des In a first process step of a first embodiment of the
erfindungsgemäßen Verfahrens werden zwei Substrate, eines auf einem ersten/oberen, das zweite auf einem zweiten/unteren Probenhalter positioniert und fixiert. Die Zuführung der Substrate kann dabei manuell, vorzugsweise aber durch einen Roboter, also automatisch, erfolgen. Der obere Probenhalter verfügt vorzugsweise über Verformungsmittel zur gezielten, insbesondere steuerbaren, Verformung des oberen, ersten Substrats mit einer ersten Kraft Fi . Der obere Probenhalter verfügt insbesondere über mindestens eine According to the invention, two substrates, one on a first / upper and the second on a second / lower sample holder are positioned and fixed. The feeding of the substrates can be done manually, but preferably by a robot, so automatically. The upper sample holder preferably has deformation means for targeted, in particular controllable, deformation of the upper, first substrate with a first force Fi. In particular, the upper sample holder has at least one
Öffnung, durch die ein Verformungsmittel, insbesondere ein Stift (engl.: Opening through which a deforming means, in particular a pin (Engl.
pin), eine mechanische Verformung des oberen, ersten Substrats bewirken kann. Ein derartiger Probenhalter wird beispielsweise in der Druckschrift WO2013/023708A 1 offenbart. In einem zweiten Prozessschritt kontaktiert das Verformungsmittel, insbesondere ein Stift, die Rückseite des oberen, ersten Substrats und erzeugt eine leichte Verformung, insbesondere eine, von der Seite des Pin), a mechanical deformation of the upper, first substrate can cause. Such a sample holder is disclosed, for example, in document WO2013 / 023708A1. In a second process step, the deformation means, in particular a pin, contacts the rear side of the upper, first substrate and generates a slight deformation, in particular one, from the side of the
Verformungsmittels (also von oben) als konkav bezeichnete, Durchbiegung. Das Verformungsmittel beaufschlagt das erste Substrat insbesondere mit einer ersten Kraft Fi von mehr als 1 mN, vorzugsweise mehr als 10 mN, noch bevorzugter mehr als 50 mN, am bevorzugtesten mehr als 100 mN, jedoch insbesondere weniger als 5000 mN. Die Kraft ist zu gering, um das obere, erste Substrat vom Probenhalter zu lösen, aber stark genug, um die  Deformation means (ie from above) referred to as concave, deflection. The deformation means acts on the first substrate in particular with a first force Fi of more than 1 mN, preferably more than 10 mN, more preferably more than 50 mN, most preferably more than 100 mN, but in particular less than 5000 mN. The force is too low to release the upper, first substrate from the sample holder, but strong enough to hold the
erfindungsgemäße Durchbiegung zu erzeugen. Die Kraft wirkt vorzugsweise möglichst punktförmig auf das Substrat ein. Da eine punktförmige to produce deflection according to the invention. The force preferably acts as punctiform as possible on the substrate. As a punctiform
Einwirkung tatsächlich nicht existiert, wirkt die Kraft vorzugsweise auf eine sehr geringe Fläche ein. Die Fläche ist insbesondere kleiner als 1 cm2, vorzugsweise kleiner als 0. 1 cm2, noch bevorzugter kleiner als 0.01cm2, am allerbevorzugtesten kleiner als 0.001 cm2. Im Falle der Einwirkung auf eine Fläche von 0.001 cm2 ist der einwirkende Druck erfindungsgemäß Actually does not exist action, the force acts preferably on a very small area. The area is in particular less than 1 cm 2 , preferably less than 0. 1 cm 2 , more preferably less than 0.01 cm 2 , most preferably less than 0.001 cm 2 . In the case of acting on an area of 0.001 cm 2 , the acting pressure according to the invention
insbesondere größer als 1 MPa, vorzugsweise größer als 10 MPa, noch bevorzugter mehr als 50 MPa, am bevorzugtesten größer als 100 MPa, am allerbevorzugtesten größer als 1000 MPa. Die offenbarten Druckbereiche gelten auch für die weiteren, oben offenbarten Flächen. especially greater than 1 MPa, preferably greater than 10 MPa, more preferably greater than 50 MPa, most preferably greater than 100 MPa, most preferably greater than 1000 MPa. The disclosed pressure ranges also apply to the other surfaces disclosed above.
In einem dritten Prozessschritt erfolgt insbesondere eine Relativannäherung der beiden Substrate, insbesondere durch die Relativannäherung der In a third process step, in particular a relative approach of the two substrates, in particular by the relative approach of the
Probenhalter. Vorzugsweise wird der untere Probenhalter angehoben, sodass das untere, zweite Substrat sich dem oberen, ersten Substrat aktiv nähert. Denkbar ist aber auch die aktive Annäherung des oberen Probenhalters an den unteren Probenhalter oder die gleichzeitige Annäherung beider Probenhalter zueinander. Die Annäherung der beiden Substrate erfolgt insbesondere bis zu einem Abstand zwischen 1 μηι und 2000μιη, vorzugsweise zwischen Ι Ομηι und Ι ΟΟΟμιη, noch bevorzugter zwischen 20μπι und 500μπι, am bevorzugtesten zwischen 40 μηι und 200μηι. Der Abstand ist definiert als die kleinste vertikale Distanz zwischen zwei Oberflächenpunkten der Substrate. Vor dem Bonden oder Prebonden beziehungsweise Kontaktieren werden das erste und/oder das zweite Substrat durch Heizmittel aufgeheizt und/oder durch Kühlmittel gekühlt, also temperiert. Sample holder. Preferably, the lower sample holder is raised so that the lower second substrate actively approaches the upper, first substrate. It is also conceivable, however, the active approach of the upper sample holder to the lower sample holder or the simultaneous approach of the two sample holder to each other. The approach of the two substrates is in particular up to a distance between 1 μηι and 2000μιη, preferably between Ι Ομηι and Ι ΟΟΟμιη, more preferably between 20μπι and 500μπι, most preferably between 40 μηι and 200μηι. The distance is defined as the smallest vertical distance between two surface points of the substrates. Before bonding or pre-bonding or contacting, the first and / or the second substrate are heated by heating means and / or cooled by coolant, ie tempered.
In einem vierten Prozessschritt erfolgt eine weitere Kraftbeaufschlagung des oberen, ersten Substrats. In einer ersten erfindungsgemäßen Vorgehensweise wird das erste Substrat mit einer zweite Kraft F2 des Verformungsmittels von insbesondere mehr als 100 mN, vorzugsweise mehr als 500 mN, noch bevorzugter mehr als 1500 mN, am bevorzugtesten mehr als 2000 mN, am allerbevorzugtesten mehr als 3000 mN beaufschlagt. Hierdurch wird die erste Kontaktierung des oberen, ersten Substrats mit dem unteren, zweiten Substrat verursacht oder zumindest unterstützt. Die Berechnung der bevorzugt auftretenden Drückeerfolgt erneut durch Division der Kraft durch eine minimal angenommene Fläche von 0.001 cm2. In a fourth process step, a further application of force to the upper, first substrate takes place. In a first approach according to the invention, the first substrate having a second force F 2 of the deforming agent of in particular more than 100 mN, preferably more than 500 mN, more preferably more than 1500 mN, most preferably more than 2000 mN, most preferably more than 3000 mN applied. This causes or at least supports the first contacting of the upper, first substrate with the lower, second substrate. The calculation of the preferred pressures occurs again by dividing the force by a minimum assumed area of 0.001 cm 2 .
In einem fünften Prozessschritt erfolgt insbesondere eine Deaktivierung der Heizmittel, insbesondere einer, insbesondere integral im unteren Probenhalter angeordneten, Heizung des unteren Probenhalters.  In a fifth process step, in particular, a deactivation of the heating means, in particular one, in particular integrally arranged in the lower sample holder, heating of the lower sample holder takes place.
In einem sechsten Prozessschritt erfolgt insbesondere eine Überwachung der Ausbreitung der fortschreitenden Bondwelle (siehe auch oben„Überwachung der Bondwelle"). Die Überwachung verfolgt den Fortschritt der Bondwelle und damit den Fortschritt des Bondvorgangs insbesondere über einen In a sixth process step, in particular, the propagation of the propagating bond wave is monitored (see also "Monitoring of the Bond Wave" above) .The monitoring tracks the progress of the bond wave and thus the progress of the bonding process, in particular via a
Zeitraum von mehr als l s, vorzugsweise mehr als 2s, noch bevorzugter mehr als 3s, am bevorzugtesten mehr als 4s, am allerbevorzugtesten mehr als 5s. Anstatt der Verfolgung/Steuerung des Bondvorgangs über ein Zeitintervall, kann die Verfolgung der Bondwelle auch über die, insbesondere radiale, Position der Bondwelle angegeben werden. Die Verfolgung des Period of more than 1 second, preferably more than 2 seconds, more preferably more than 3 seconds, most preferably more than 4 seconds, most preferably more than 5 seconds. Instead of tracking / controlling the bonding process over a time interval, the tracking of the bonding wave can also be indicated via the, in particular radial, position of the bonding wave. The pursuit of the
Bondvorgangs erfolgt insbesondere solange, bis sich die Bondwelle an einer radialen Position befindet die mindestens 0. 1 mal, vorzugsweise mindestens 0.2 mal, noch bevorzugter mindestens 0.3 mal, am bevorzugtesten mindestens 0.4 mal, am allerbevorzugtesten 0.5 mal dem Durchmesser des Substrats entspricht. Sollte eine Verfolgung des Bondfortschritts durch Bonding occurs in particular until the bond wave is at a radial position corresponding to at least 0. 1 times, preferably at least 0.2 times, more preferably at least 0.3 times, most preferably at least 0.4 times, most preferably 0.5 times the diameter of the substrate. Should be tracking the bond progress through
Leitfähigkeitsmessungen über die Oberfläche gemessen werden, kann der Bondfortschritt auch über den prozentuellen Anteil der gebondeten bzw. nicht gebondeten Oberfläche erfolgen. Die erfindungsgemäße Überwachung des Bondfortschritts erfolgt dann insbesondere solange, bis mehr als 1 %, vorzugsweise mehr als 4%, noch bevorzugter mehr als 9%, am bevorzugtesten mehr als 16%, am allerbevorzugtesten mehr als 25% der Fläche gebondet wurden. Alternativ erfolgt die Überwachung kontinuierlich. Conductivity measurements can be measured over the surface, the Bond progress also made on the percentage of bonded or non-bonded surface. The monitoring of the bonding progress according to the invention then takes place in particular until more than 1%, preferably more than 4%, more preferably more than 9%, most preferably more than 16%, most preferably more than 25% of the surface has been bonded. Alternatively, the monitoring takes place continuously.
Eine Steuerung des Prozessablaufs erfolgt vorzugsweise auf Grund von vorgegebenen/eingestellten oder einstellbaren Werten aus der Überwachung, die innerhalb der vorgenannten Wertebereiche liegen. Hieraus ergibt sich eine erste Wartezeit für das Fortschreiten der Bondwelle und bis zum A control of the process flow is preferably based on predetermined / set or adjustable values from the monitoring, which are within the aforementioned ranges of values. This results in a first waiting time for the progression of the bond wave and until
Einleiten des nächsten Prozessschrittes. Initiation of the next process step.
In einem siebten Prozessschritt erfolgt insbesondere eine Abschaltung der Fixierung des oberen, ersten Probenhalters. Denkbar wäre auch, dass das obere, erste Substrat durch eine gezielte Aufhebung der Fixierung, gelöst wird. Insbesondere bei Vakuumfixierungen, die aus mehreren einzeln ansteuerbaren Vakuumbahnen bestehen, erfolgt die gezielte Aufhebung der Fixierung durch eine kontinuierliche Aufhebung des Vakuums, insbesondere vom Zentrum zum Rand. Der siebte Prozessschritt wird insbesondere zu einem Zeitpunkt ti eingeleitet, an dem einer der Parameter der Messmittel einen vorgegebenen/eingestellten oder einstellbaren Wert erreicht (siehe insbesondere sechster Prozessschritt). In a seventh process step, in particular, a shutdown of the fixation of the upper, first sample holder takes place. It would also be conceivable for the upper, first substrate to be released by deliberately removing the fixation. In particular, in vacuum fixings, which consist of several individually controllable vacuum paths, the targeted lifting of the fixation is carried out by a continuous lifting of the vacuum, in particular from the center to the edge. The seventh process step is initiated, in particular, at a point in time ti at which one of the parameters of the measuring device reaches a predetermined / set or adjustable value (see in particular the sixth process step).
Allgemeiner oder anders ausgedrückt wird zu einem Zeitpunkt ti während des Bondens die Haltekraft FH I reduziert, insbesondere so weit, dass sich das erste Substrat vom ersten Probenhalter löst. More generally or in other words, at a time ti during bonding, the holding force FH I is reduced, in particular to such an extent that the first substrate separates from the first sample holder.
In einem achten Prozessschritt erfolgt insbesondere eine erneute oder weitergehende Überwachung der Ausbreitung der fortschreitenden Bondwelle durch die Messmittel. Die Überwachung verfolgt den Fortschritt der In an eighth process step, in particular, a renewed or further monitoring of the propagation of the progressive bonding wave by the measuring means takes place. The monitoring follows the progress of the
Bondwelle und damit den Fortschritt des Bondvorgangs, vorzugsweise über einen Zeitraum von mehr als 5s, vorzugsweise mehr als 10s, noch bevorzugter mehr als 50s, am bevorzugtesten mehr als 75s, am Bond wave and thus the progress of the bonding process, preferably over a period of more than 5s, preferably more than 10s, still more preferably more than 50 seconds, most preferably more than 75 seconds, on
allerbevorzugtesten mehr als 90s. Anstatt der Verfolgung des Bondvorgangs über ein Zeitintervall kann die Verfolgung der Bondwelle auch über die, insbesondere radiale, Position der Bondwelle gemessen werden. Die  most preferred over 90s. Instead of following the bonding process over a time interval, the tracking of the bond wave can also be measured via the, in particular radial, position of the bond wave. The
Verfolgung des Bondvorgangs erfolgt dabei insbesondere solange, bis sich die Bondwelle an einer radialen Position befindet die mindestens 0.3 mal, vorzugsweise mindestens 0.4 mal, noch bevorzugter mindestens 0.5 mal, am bevorzugtesten 0.6 mal, am allerbevorzugtesten 0.7 mal dem Durchmesser des Substrats entspricht. Sollte eine Verfolgung des Bondfortschritts durch Leitfähigkeitsmessungen über die Oberfläche möglich sein, kann der  Tracking of the bonding process takes place, in particular, until the bonding wave is at a radial position which corresponds at least 0.3 times, preferably at least 0.4 times, more preferably at least 0.5 times, most preferably 0.6 times, most preferably 0.7 times the diameter of the substrate. If it is possible to monitor the bonding progress by conducting conductivity measurements over the surface, the
Bondfortschritt auch über den prozentuellen Anteil der gebondeten bzw. nicht gebondeten Oberfläche erfolgen. Die erfindungsgemäße Überwachung des Bondfortschritts erfolgt dabei solange, bis mehr als 9%, vorzugsweise mehr als 16%, noch bevorzugter mehr als 25%, am bevorzugtesten mehr als 36%, am allerbevorzugtesten mehr als 49% der Fläche gebondet wurden. Alternativ erfolgt die Überwachung kontinuierlich. Bond progress also made on the percentage of bonded or non-bonded surface. The monitoring of the bonding progress according to the invention takes place until more than 9%, preferably more than 16%, more preferably more than 25%, most preferably more than 36%, most preferably more than 49% of the surface has been bonded. Alternatively, the monitoring takes place continuously.
Eine Steuerung des Prozessablaufs erfolgt vorzugsweise auf Grund von vorgegebenen/eingestellten oder einstellbaren Werten aus der Überwachung, die innerhalb der vorgenannten Wertebereiche liegen. Hieraus ergibt sich eine zweite Wartezeit für das Fortschreiten der Bondwelle und bis zum A control of the process flow is preferably based on predetermined / set or adjustable values from the monitoring, which are within the aforementioned ranges of values. This results in a second waiting time for the progression of the bond wave and until the
Einleiten des nächsten Prozessschrittes. Initiation of the next process step.
In einem neunten Prozessschritt wird die Anwendung des Verformungsmittels gestoppt. Handelt es sich bei dem Verformungsmittel um einen Stift, wird der Stift zurückgezogen. Handelt es sich bei dem Verformungsmittel um eine oder mehrere Düsen, wird der Fluidstrom abgebrochen. Handelt es sich bei dem Verformungsmittel um elektrische und/oder magnetische Felder, werden diese abgeschaltet. Der neunte Prozessschritt wird insbesondere zu einem Zeitpunkt eingeleitet, an dem einer der Parameter der Messmittel einen vorgegebenen/eingestellten oder einstellbaren Wert erreicht (siehe In a ninth process step, the application of the deforming agent is stopped. If the deforming means is a pin, the pin is retracted. If the deforming means is one or more nozzles, the fluid flow is stopped. If the deformation means are electrical and / or magnetic fields, these are switched off. The ninth process step is initiated in particular at a point in time at which one of the parameters of the measuring means reaches a predetermined / set or adjustable value (see
insbesondere achter Prozessschritt). In einem zehnten Prozessschritt erfolgt eine erneute oder weitergehende Überwachung der Ausbreitung der fortschreitenden Bondwelle. Die in particular eighth process step). In a tenth process step, a renewed or further monitoring of the propagation of the progressive bond wave takes place. The
Überwachung verfolgt den Fortschritt der Bondwelle und damit den  Monitoring tracks the progress of the bond wave and thus the
Fortschritt des Bondvorgangs, vorzugsweise über einen Zeitraum von mehr als 5s, vorzugsweise mehr als 10s, noch bevorzugter mehr als 50s, am bevorzugtesten mehr als 75s, am allerbevorzugtesten mehr als 90s. Anstatt der Verfolgung des Bondvorgangs über ein Zeitintervall kann die Verfolgung der Bondwelle auch über die, insbesondere radiale, Position der Bondwelle angegeben werden. Die Verfolgung des Bondvorgangs erfolgt dabei solange, bis sich die Bondwelle an einer radialen Position befindet die mindestens 0.6 mal, vorzugsweise mindestens 0.7 mal, noch bevorzugter mindestens 0.8 mal, am bevorzugtesten 0.9 mal dem Durchmesser des Substrats entspricht. Soweit die Substrate ein Kantenprofil besitzen, ist es nicht möglich, die Verfolgung des Bondvorgangs bis zum äußersten Rand zu verfolgen, da ca. 3 -5 mm auf Grund des Kantenprofils nicht verbondet werden. Sollte eine Verfolgung des Bondfortschritts durch Leitfähigkeitsmessungen über die Oberfläche möglich sein, dann kann der Bondfortschritt auch über den prozentuellen Anteil der gebondeten bzw. nicht gebondeten Oberfläche erfolgen. Die  Progress of the bonding, preferably over a period of more than 5s, preferably more than 10s, more preferably more than 50s, most preferably more than 75s, most preferably more than 90s. Instead of following the bonding process over a time interval, the tracking of the bonding wave can also be indicated via the, in particular radial, position of the bonding wave. The tracking of the bonding process takes place until the bond wave is at a radial position which corresponds to at least 0.6 times, preferably at least 0.7 times, more preferably at least 0.8 times, most preferably 0.9 times the diameter of the substrate. As far as the substrates have an edge profile, it is not possible to follow the tracking of the bonding process to the outermost edge, since about 3 -5 mm are not bonded due to the edge profile. If it is possible to monitor the bond progress by conducting conductivity measurements over the surface, then the bonding progress can also take place via the percentage of the bonded or non-bonded surface. The
erfindungsgemäße Überwachung des Bondfortschritts erfolgt dabei solange, bis mehr als 36%, vorzugsweise mehr als 49%, noch bevorzugter mehr als 64%, am bevorzugtesten mehr als 8 1 %, am allerbevorzugtesten mehr als 100% der Fläche gebondet wurden. Alternativ erfolgt die Überwachung kontinuierlich. Monitoring of the bonding progress according to the invention takes place until more than 36%, preferably more than 49%, more preferably more than 64%, most preferably more than 8 1%, most preferably more than 100% of the surface has been bonded. Alternatively, the monitoring takes place continuously.
Eine Steuerung des Prozessablaufs erfolgt vorzugsweise auf Grund von vorgegebenen/eingestellten oder einstellbaren Werten aus der Überwachung, die innerhalb der vorgenannten Wertebereiche liegen. Hieraus ergibt sich eine dritte Wartezeit für das Fortschreiten der Bondwelle und bis zum A control of the process flow is preferably based on predetermined / set or adjustable values from the monitoring, which are within the aforementioned ranges of values. This results in a third waiting time for the progression of the bond wave and until the
Einleiten des nächsten Prozessschrittes. Initiation of the next process step.
Ein Beispiel für einen Prozessablauf der ersten Ausführungsform wird nachfolgend wiedergegeben: - Laden der Substrate An example of a process flow of the first embodiment is shown below. - Loading the substrates
- Pin in Kontakt mit dem Wafer bringen (Kraft auf den Wafer l OOmN), ohne den Bond zu starten  - bring the pin into contact with the wafer (force on the wafer l OOmN) without starting the bond
- Relative Annäherung beider Wafer zueinander(Abstand 40-200μηι) Relative approach of both wafers to each other (distance 40-200μηι)
- Kraftbeaufschlagung des Wafers, um einen Fusion-Bond zwischen den beiden Substraten zu initiieren (Kraft 1500-2800mN) - Force the wafer to initiate a fusion bond between the two substrates (force 1500-2800mN)
- Heizung deaktivieren  - Disable heating
- Warten, bis sich die Bondwelle genügend weit ausgebreitet hat  - Wait until the bond wave has spread enough
(typischerweise 1 -5s) - Wartezeit 1  (typically 1 -5s) - waiting time 1
- Abschalten (exhaust) des Top Wafer Haltevakuums (insbesondere beide Zonen gleichzeitig).  - Shutdown (exhaust) of the top wafer holding vacuum (especially both zones simultaneously).
- Warten, bis sich die Bondwelle weiter ausgebreitet hat (insbesondere 2- 1 5s) - Wartezeit 3  - Wait until the bond wave has spread further (especially 2-1 5s) - Waiting time 3
- Zurückziehen des Pin  - Retract the pin
- Warten, bis sich die Bondwelle vollständig ausgebreitet hat  - Wait until the bond wave has completely spread
(insbesondere 5-90s) - Wartezeit 4  (especially 5-90s) - Waiting time 4
Die einzelnen Verfahrensschritte können durch die oben beschriebene allgemeine technische Lehre verallgemeinert werden. The individual process steps can be generalized by the general technical teaching described above.
Prozess gemäß zweiter Ausführungsform der Erfindung Process according to the second embodiment of the invention
Der Prozess gemäß der zweiten Ausführungsform entspricht vom ersten bis einschließlich zum siebten Prozessschritt der ersten Ausführungsform. The process according to the second embodiment corresponds to the first embodiment from the first to the seventh process step.
In einem achten Prozessschritt erfolgt eine Reduzierung der Haltekraft oder eine Abschaltung der Fixierung des unteren, zweiten Probenhalters. Denkbar wäre auch, dass das untere, zweite Substrat durch eine gezielte Aufhebung der Fixierung, gelöst wird. Insbesondere bei Vakuumfixierungen, die aus mehreren einzeln ansteuerbaren Vakuumbahnen bestehen, erfolgt die gezielte Aufhebung der Fixierung vorzugsweise durch eine kontinuierliche Aufhebung des Vakuums, insbesondere vom Zentrum zum Rand. Der erfindungsgemäße achte Prozessschritt ist ein wichtiger Vorgang zur Reduzierung des„run-out" Fehlers. Durch die Reduzierung der Haltekraft oder eine Abschaltung der Fixierung des unteren, zweiten Probenhalters wird es dem unteren/zweiten Substrat erfindungsgemäß ermöglicht, sich dem oberen, ersten Substrat anzupassen. Durch das Wegfallen der Fixierung erfolgt quasi eine Aufhebung einer zusätzlichen (mathematisch-mechanischen) Randbedingungen, welche den Vorgang des Bondens beschränken würde. In an eighth process step, a reduction of the holding force or a shutdown of the fixation of the lower, second sample holder takes place. It would also be conceivable for the lower, second substrate to be released by a targeted cancellation of the fixation. In particular, in vacuum fixings, which consist of several individually controllable vacuum paths, the targeted lifting of the fixation is preferably carried out by a continuous lifting of the vacuum, in particular from the center to the edge. The eighth process step according to the invention is an important process for reducing the run-out Error. By reducing the holding force or switching off the fixation of the lower, second sample holder, according to the invention, it is possible for the lower / second substrate to adapt to the upper, first substrate. As a result of the omission of the fixation, an abolition of an additional (mathematical-mechanical) boundary conditions takes place, which would limit the process of bonding.
Allgemeiner oder anders ausgedrückt wird zu einem Zeitpunkt t2 während des Bondens eine Haltekraft FH2 reduziert, insbesondere so weit, dass sich das zweite Substrat auf dem zweiten Probenhalter verformen kann. More generally or in other words, a holding force FH2 is reduced at a time t 2 during the bonding, in particular so far that the second substrate can deform on the second sample holder.
Ein neunter Prozessschritt entspricht dem achten Prozessschritt der ersten Ausführungsform. A ninth process step corresponds to the eighth process step of the first embodiment.
In einem erfindungsgemäßen zehnten Prozessschritt wird das zweite, insbesondere bereits teilweise gebondete, Substrat am unteren, zweiten Probenhalters wieder fixiert. Der erfindungsgemäße zehnte Prozessschritt ist ebenfalls ein wichtiger Vorgang zur Reduzierung des„run-out" Fehlers. In a tenth process step according to the invention, the second, in particular already partially bonded, substrate is fixed again on the lower, second sample holder. The tenth process step according to the invention is likewise an important process for reducing the run-out error.
Durch eine erneute Fixierung, insbesondere ein erneutes Einschalten des Haltevakuums wird der Fortgang des Bondens wieder durch die By re-fixing, in particular a renewed switching on the holding vacuum, the progress of the bonding is again through the
(mathematisch-mechanische) Randbedingung beschränkt. (mathematical-mechanical) boundary condition limited.
Allgemeiner oder anders ausgedrückt wird zu einem Zeitpunkt t4, More generally or in other words, at a time t 4 ,
insbesondere nach dem Bonden, die Haltekraft FH2 erhöht. especially after bonding, the holding force FH2 increased.
Ein elfter entspricht dem neunten und ein zwölfter entspricht dem zehnten Prozessschritt gemäß der ersten Ausführungsform. One eleventh corresponds to the ninth and one twelfth corresponds to the tenth process step according to the first embodiment.
In einer ganz speziellen erfindungsgemäßen Ausführungsform kann das Abschalten der Fixierung gemäß Prozessschritt 8 und das erneute Einschalten der Fixierung gemäß Prozessschritt 10 vor dem Abschluss des Bondvorganges mehrmals wiederholt werden. Insbesondere ist es sogar möglich, die In a very specific embodiment according to the invention, the switching off of the fixation according to process step 8 and the renewed switching on of the fixation according to process step 10 can be repeated several times before the completion of the bonding process. In particular, it is even possible that
Abschaltung und erneute Fixierung ortsaufgelöst durchzuführen. Das funktioniert erfindungsgemäß vor allem mit den bereits in der Offenbarung erwähnten, einzeln ansteuerbaren Vakuumbahnen bzw. Vakuumsegmenten. Im idealsten Fall wird also eine orts- und/oder zeitaufgelöste Aufhebung bzw. Fixierung des unteren/zweiten Substrats durchgeführt. Shutdown and re-fixation spatially resolved perform. The works according to the invention, especially with the already mentioned in the disclosure, individually controllable vacuum paths or vacuum segments. In the ideal case, therefore, a location-resolved and / or time-resolved cancellation or fixation of the lower / second substrate is performed.
Ein Beispiel für einen Prozessablauf der zweiten Ausführungsform wird nachfolgend wiedergegeben: An example of a process flow of the second embodiment is given below:
- Laden der Substrate - Loading the substrates
- Pin (Verformungsmittel) in Kontakt mit dem Wafer bringen  - bring the pin (deforming agent) into contact with the wafer
(insbesondere Kraft auf den Wafer von l OOmN), ohne den Bond zu starten - Pin Kraft 1  (especially force on the wafer of l OOmN) without starting the bond - pin force 1
- Relative Annäherung beider Wafer zueinander (insbesondere Abstand 40-200μηι) - Abstand 1  Relative approach of both wafers to each other (in particular distance 40-200μηι) - distance 1
- Drücken auf den Wafer, um einen Fusion-Bond zwischen den beiden Substraten zu initiieren (insbesondere Kraft 1500-2800mN) - Pin Kraft 2  - Press on the wafer to initiate a fusion bond between the two substrates (especially force 1500-2800mN) - pin force 2
- Heizung deaktivieren  - Disable heating
- Warten, bis sich die Bondwelle genügend weit ausgebreitet hat  - Wait until the bond wave has spread enough
(insbesondere 1 -5 s) - Wartezeit 1  (especially 1 -5 s) - waiting time 1
- Abschalten (exhaust) des Haltevakuums für den oberen Wafer  - Shutdown (exhaust) of the holding vacuum for the upper wafer
(insbesondere beide Zonen gleichzeitig)  (especially both zones at the same time)
- Abschalten (exhaust) des Haltevakuums für den unteren Wafer  - Shutdown (exhaust) of the holding vacuum for the lower wafer
- Warten, bis sich die Bondwelle weiter ausgebreitet hat (insbesondere 2- 15s) - Wartezeit 3  - Wait until the bond wave has spread further (especially 2-15s) - Waiting time 3
- Einschalten des Haltevakuums für den unteren Wafer - Vakuum 1 - Turning on the holding vacuum for the lower wafer - Vacuum 1
- Zurückziehen des Pin - Retract the pin
- Warten, bis sich die Bondwelle vollständig ausgebreitet hat  - Wait until the bond wave has completely spread
(insbesondere 5-90s) - Wartezeit 4  (especially 5-90s) - Waiting time 4
Die einzelnen Verfahrensschritte können durch die oben beschriebene allgemeine technische Lehre verallgemeinert werden. Prozess gemäß dritter Ausführungsform der Erfindung The individual process steps can be generalized by the general technical teaching described above. Process according to third embodiment of the invention
Der Prozess gemäß der dritten Ausführungsform entspricht vom ersten bis einschließlich zum neunten Prozessschritt der zweiten Ausführungsform. Im neunten Prozessschritt werden die Parameter vorzugsweise um 10 bis 40% niedriger angesetzt als bei der zweiten Ausführungsform. Hierdurch wird die Wartezeit bis zum zehnten Prozessschritt reduziert, wobei bei der dritten Ausführungsform eine zusätzliche Wartezeit eingeführt wird beziehungsweise die zweite Wartezeit geteilt wird. The process according to the third embodiment corresponds to the second embodiment from the first to the ninth process step. In the ninth process step, the parameters are preferably set at 10 to 40% lower than in the second embodiment. As a result, the waiting time is reduced to the tenth process step, wherein in the third embodiment, an additional waiting time is introduced or the second waiting time is shared.
In einem erfindungsgemäßen zehnten Prozessschritt erfolgt eine Belüftung des Raumes zwischen dem unteren, zweiten Probenhalter und dem darauf praktisch nicht fixiert aufliegenden, unteren/zweiten Substrat auf einen definierten Druck. Unter Druck ist hierbei der Absolutdruck zu verstehen. Ein Absolutdruck von 1 bar entspricht dabei dem Atmosphärendruck. Um den erfindungsgemäßen Vorgang durchzuführen, muss die Kammer also vorher evakuiert und danach zur Atmosphäre geöffnet, also belüftet, werden. In a tenth process step according to the invention, aeration of the space between the lower, second sample holder and the lower / second substrate resting thereon practically not fixed takes place at a defined pressure. Under pressure here is the absolute pressure to understand. An absolute pressure of 1 bar corresponds to the atmospheric pressure. In order to carry out the process according to the invention, therefore, the chamber must first be evacuated and then opened to the atmosphere, ie ventilated.
Hierdurch wird die freie Beweglichkeit des Substrats begünstigt, so dass Verzerrungen gegenüber dem ersten Substrat weiter minimiert werden. Der Druck beträgt insbesondere zwischen 1 mbar und 1000 mbar, vorzugsweise zwischen 2.5 mbar und 800 mbar, noch bevorzugter zwischen 5 mbar und 600 mbar, am bevorzugtesten zwischen 7.5 mbar und 400 mbar, am As a result, the free mobility of the substrate is favored, so that distortions compared to the first substrate are further minimized. The pressure is in particular between 1 mbar and 1000 mbar, preferably between 2.5 mbar and 800 mbar, more preferably between 5 mbar and 600 mbar, most preferably between 7.5 mbar and 400 mbar, am
allerbevorzugtesten zwischen 10 mbar und 200 mbar. In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform ist es denkbar, dass die most preferred between 10 mbar and 200 mbar. In a further embodiment of the invention, it is conceivable that the
erfindungsgemäße Ausführungsform bis zum genannten zehnten Embodiment of the invention to the said tenth
Prozessschritt unter Atmosphärendruck stattfindet und danach durch einen Kompressor ein Überdruck in der Kammer erzeugt wird. Der Druck liegt in diesem Fall insbesondere zwischen 1 bar und 3 bar, vorzugsweise zwischen 1 bar und 2.5 bar, noch bevorzugter zwischen 1 bar und 2 bar, am Process step takes place under atmospheric pressure and then by a compressor, an overpressure in the chamber is generated. In this case, the pressure is in particular between 1 bar and 3 bar, preferably between 1 bar and 2.5 bar, more preferably between 1 bar and 2 bar, on
bevorzugtesten zwischen 1 bar und 1 .5 bar, am allerbevorzugtesten zwischen 1 bar und 1 .2 bar. In einem elften Prozessschritt erfolgt insbesondere eine erneute oder weitergehende Überwachung der Ausbreitung der fortschreitenden Bondwelle durch die Messmittel. Die Überwachung verfolgt den Fortschritt der most preferably between 1 bar and 1 .5 bar, most preferably between 1 bar and 1 .2 bar. In an eleventh process step in particular a renewed or further monitoring of the propagation of the progressive bonding wave by the measuring means takes place. The monitoring follows the progress of the
Bondwelle und damit den Fortschritt des Bondvorgangs über einen Zeitraum von mehr als l s, vorzugsweise mehr als 2s, noch bevorzugter mehr als 5s, am bevorzugtesten mehr als 10s, am allerbevorzugtesten mehr als 15s. Anstatt der Verfolgung des Bondvorgangs über ein Zeitintervall, kann die Verfolgung der Bondwelle auch über die, insbesondere radiale, Position der Bondwelle angegeben werden. Die Verfolgung des Bondvorgangs erfolgt dabei solange, bis sich die Bondwelle an einer radialen Position befindet die mindestens 0.3 mal, vorzugsweise mindestens 0.4 mal, noch bevorzugter mindestens 0.5 mal, am bevorzugtesten 0.6 mal, am allerbevorzugtesten 0.7 mal dem Durchmesser des Substrats entspricht. Sollte eine Verfolgung des Bondfortschritts durch Leitfähigkeitsmessungen über die Oberfläche messbar sein, dann kann der Bondfortschritt auch über den prozentuellen Anteil der gebondeten bzw. nicht gebondeten Oberfläche erfolgen. Die erfindungsgemäße Überwachung des Bondfortschritts erfolgt dabei solange, bis mehr als 9%, vorzugsweise mehr als 16%, noch bevorzugter mehr als 25%, am bevorzugtesten mehr als 36%, am allerbevorzugtesten mehr als 49% der Fläche gebondet wurden. Alternativ erfolgt die Überwachung kontinuierlich.  Bond wave, and thus the progress of the bonding process over a period of more than 1 s, preferably more than 2 s, more preferably more than 5 s, most preferably more than 10 s, most preferably more than 15 s. Instead of following the bonding process over a time interval, the tracking of the bonding wave can also be indicated via the, in particular radial, position of the bonding wave. The tracking of the bonding process takes place until the bond wave is at a radial position which corresponds at least 0.3 times, preferably at least 0.4 times, more preferably at least 0.5 times, most preferably 0.6 times, most preferably 0.7 times the diameter of the substrate. If tracking of the bond progress can be measured by conductance measurements over the surface, then the bonding progress can also be made via the percentage of the bonded or non-bonded surface. The monitoring of the bonding progress according to the invention takes place until more than 9%, preferably more than 16%, more preferably more than 25%, most preferably more than 36%, most preferably more than 49% of the surface has been bonded. Alternatively, the monitoring takes place continuously.
Eine Steuerung des Prozessablaufs erfolgt vorzugsweise auf Grund von vorgegebenen/eingestellten oder einstellbaren Werten aus der Überwachung, die innerhalb der vorgenannten Wertebereiche liegen. Hieraus ergibt sich eine erste Wartezeit für das Fortschreiten der Bondwelle und bis zum A control of the process flow is preferably based on predetermined / set or adjustable values from the monitoring, which are within the aforementioned ranges of values. This results in a first waiting time for the progression of the bond wave and until
Einleiten des nächsten Prozessschrittes. Initiation of the next process step.
In einem erfindungsgemäßen zwölften Prozessschritt wird das zweite, insbesondere bereits teilweise gebondete, Substrat am unteren, zweiten In a twelfth process step according to the invention, the second, in particular already partially bonded, substrate is at the lower, second
Probenhalters wieder fixiert. Sample holder fixed again.
Allgemeiner oder anders ausgedrückt wird zu einem Zeitpunkt t4, More generally or in other words, at a time t 4 ,
insbesondere nach dem Bonden, die Haltekraft FH2 erhöht. Ein dreizehnter entspricht dem neunten und ein vierzehnter entspricht dem zehnten Prozessschritt der ersten Ausführungsform. especially after bonding, the holding force FH2 increased. A thirteenth corresponds to the ninth and a fourteenth corresponds to the tenth process step of the first embodiment.
Ein Beispiel für einen Prozessablauf der dritten Ausführungsform wird nachfolgend wiedergegeben: An example of a process flow of the third embodiment is shown below:
- Laden der Substrate - Loading the substrates
- Pin in Kontakt mit dem Wafer bringen (insbesondere Kraft auf den Wafer l OOmN), ohne den Bond zu starten - Pin Kraft 1  - bring the pin into contact with the wafer (especially force on the wafer l OOmN) without starting the bond - pin force 1
- Relative Annäherung beider Wafer zueinander (insbesondere Abstand 40-200μπι) - Abstand 1  Relative approach of both wafers to each other (in particular distance 40-200μπι) - distance 1
- Drücken auf den Wafer, um einen Fusion-Bond zwischen den beiden Substraten zu initiieren (insbesondere Kraft 1 500-2800mN) - Pin Kraft 2  Pressing on the wafer to initiate a fusion bond between the two substrates (especially force 1 500-2800mN) - pin force 2
- Heizung deaktivieren  - Disable heating
- Warten, bis sich die Bondwelle genügend weit ausgebreitet hat  - Wait until the bond wave has spread enough
(insbesondere 1 -5s) - Wartezeit 1  (especially 1 -5s) - waiting time 1
- Abschalten (exhaust) des Haltevakuums für den oberen Wafer  - Shutdown (exhaust) of the holding vacuum for the upper wafer
(insbesondere beide Zonen gleichzeitig)  (especially both zones at the same time)
- Abschalten (exhaust) des Haltevakuums für den unteren Wafer  - Shutdown (exhaust) of the holding vacuum for the lower wafer
- Warten, bis sich die Bondwelle weiter ausgebreitet hat (insbesondere - Wait until the bond wave has spread further (in particular
1 - 10s) - Wartezeit 2 1 - 10s) - waiting time 2
- Belüften des Volumens zwischen unteren Wafer und dem Chuck  - Aerating the volume between the lower wafer and the chuck
(unterer Probenhalter) für einen definierten Zeitraum mit definiertem Druck (insbesondere 10-200mbar) - Druck 1  (lower sample holder) for a defined period of time with a defined pressure (in particular 10-200 mbar) - pressure 1
- Warten, bis sich die Bondwelle weiter ausgebreitet hat (insbesondere - Wait until the bond wave has spread further (in particular
2- 1 5s) - Wartezeit 3 2- 1 5s) - Waiting time 3
- Einschalten des Haltevakuums für den unteren Wafer - Vakuum 1 - Turning on the holding vacuum for the lower wafer - Vacuum 1
- Zurückziehen des Pin - Retract the pin
- Warten, bis sich die Bondwelle vollständig ausgebreitet hat  - Wait until the bond wave has completely spread
(insbesondere 5-90s) - Wartezeit 4. Die einzelnen Verfahrensschritte können durch die oben beschriebene allgemeine technische Lehre verallgemeinert werden. (especially 5-90s) - Waiting time 4. The individual process steps can be generalized by the general technical teaching described above.
Post-Processing Post-Processing
Die beschriebenen Prozesse können, insbesondere in weiteren The described processes can, in particular in further
Prozessmodulen, weitergeführt werden.  Process modules, continue.
In einer ersten, denkbaren Weiterführung, wird der erzeugte Substratstapel, insbesondere in einem Metrology-Modul, untersucht. Die Untersuchung umfasst vor allem Messungen des Bondinterfaces zur Feststellung von: In a first, conceivable continuation, the generated substrate stack, in particular in a metrology module, is investigated. The investigation mainly includes measurements of the bonding interface to determine:
Ausrichtungsfehlern, insbesondere Alignment errors, in particular
o globalen Ausrichtungsfehlern und/oder  o Global alignment errors and / or
o run-out Fehlern und/oder  o run-out errors and / or
• Defekten, insbesondere • defects, in particular
o Voids und/oder  o Voids and / or
o Blasen (engl. : bubbles) und/oder  o bubbles and / or
o Rissen.  o cracks.
Sollte die Inspektion des Substratstapels nicht tolerierbare Fehler aufweisen, so wird der Substratstapel vorzugsweise wieder getrennt. Die Trennung erfolgt dabei vorzugsweise mit Prozessen und Anlagen, die in den Should the inspection of the substrate stack have tolerable errors, the substrate stack is preferably separated again. The separation is preferably carried out with processes and equipment that in the
Druckschriften EP2697823B 1 und WO2013/091714A1 offenbart wurden. Hierauf wird insofern Bezug genommen. Die Untersuchung des Publications EP2697823B 1 and WO2013 / 091714A1 were disclosed. Reference is made to this extent. The investigation of the
Bondinterfaces erfolgt insbesondere vor einer weiteren Wärmebehandlung. Bond interfaces takes place in particular before a further heat treatment.
In einer zweiten, denkbaren Weiterführung, wird der erzeugte Substratstapel wärmebehandelt. Die Wärmebehandlung führt insbesondere zu einer In a second conceivable continuation, the generated substrate stack is heat-treated. The heat treatment leads in particular to a
Verstärkung des erzeugten Bonds zwischen den Substraten des Reinforcement of the generated bond between the substrates of the
Substratstapels. Die Wärmebehandlung erfolgt insbesondere bei einer Substrate stack. The heat treatment is carried out in particular at a
Temperatur höher als 25°C, vorzugsweise höher als 100°C, noch bevorzugter höher als 250°C, am bevorzugtesten höher als 500°C, am allerbevorzugtesten höher als 750°C. Die Temperatur entspricht im Wesentlichen der Temperature higher than 25 ° C, preferably higher than 100 ° C, more preferably higher than 250 ° C, most preferably higher than 500 ° C, most preferably higher than 750 ° C. The temperature corresponds essentially to the
Heiztemperatur TH. Die erzeugte Bondstärke ist insbesondere größer als 1.0 J/m2, vorzugsweise größer als 1 .5 J/m2, noch bevorzugter größer als 2.0 J/m2, am allerbevorzugtesten größer als 2.5 J/m2. Die Wärmebehandlung findet vorzugsweise unter Vakuum statt. Der Vakuumdruck ist insbesondere kleiner als 1 bar, vorzugsweise kleiner als 800 mbar, noch bevorzugter kleiner als 10"3 mbar, am bevorzugtesten kleiner als 10"5 mbar, am Heating temperature TH. The bond strength produced is in particular greater than 1.0 J / m 2 , preferably greater than 1 .5 J / m 2 , more preferably greater than 2.0 J / m 2 , most preferably greater than 2.5 J / m 2 . The heat treatment preferably takes place under vacuum. The vacuum pressure is preferably less than 1 bar, preferably less than 800 mbar, more preferably less than 10 "3 mbar, at bevorzugtesten less than 10" 5 mbar,
allerbevorzugtesten kleiner als 10"8 mbar. most preferred smaller than 10 "8 mbar.
Denkbar ist allerdings auch, dass die Wärmebehandlung in einer However, it is also conceivable that the heat treatment in one
Schutzgasatmosphäre durchgeführt wird. Das ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die verwendeten Schutzgase die Wärmeübertragung erleichtern. Die Wärmeleitfähigkeit der Schutzgase ist insbesondere größer als Protective gas atmosphere is performed. This is particularly advantageous if the protective gases used facilitate heat transfer. The thermal conductivity of the protective gases is in particular greater than
0 W/(m*K), vorzugsweise größer als 0.01 W/(m*K), noch bevorzugter größer als 0.1 W/(m*K), am bevorzugtesten größer als 1 W/(m*K). Die 0 W / (m * K), preferably greater than 0.01 W / (m * K), more preferably greater than 0.1 W / (m * K), most preferably greater than 1 W / (m * K). The
Wärmeleitfähigkeit von Helium liegt beispielsweise ca. zwischen 0. 15 For example, the thermal conductivity of helium is between about 0.15
W/(m*K) und 0.16 W/(m*K). Bei den Schutzgasen handelt es sich W / (m * K) and 0.16 W / (m * K). The protective gases are
insbesondere um: in particular:
• Edelgase, insbesondere Helium, Neon, Argon, Krypton und/oder XenonNoble gases, in particular helium, neon, argon, krypton and / or xenon
• Molekulare Gase, insbesondere Kohlendioxid und/oder StickstoffMolecular gases, especially carbon dioxide and / or nitrogen
• Beliebige Kombination aus den vorgenannten Gasen. • Any combination of the aforementioned gases.
Bevorzugt weisen die Substrate annähernd identische Durchmesser D l , D2 auf, die insbesondere um weniger als 5 mm, vorzugsweise weniger als 3 mm, noch bevorzugter weniger als 1 mm, voneinander abweichen. The substrates preferably have approximately identical diameters D 1, D 2, which deviate from each other in particular by less than 5 mm, preferably less than 3 mm, more preferably less than 1 mm.
Gemäß einem weiteren, insbesondere eigenständigen, Erfindungsaspekt erfolgt die Verformung durch mechanische Stellmittel und/oder durch According to a further, in particular independent, aspect of the invention, the deformation takes place by mechanical adjusting means and / or by
Temperatursteuerung der ersten und/oder zweiten Aufnahmeeinrichtungen. Indem das erste Substrat und/oder das zweite Substrat ausschließlich im Bereich der Seitenwände an den ersten und/oder zweiten Aufnahmeflächen fixiert wird/werden, ist die erfindungsgemäße Verformung leichter Temperature control of the first and / or second receiving devices. By fixing the first substrate and / or the second substrate exclusively to the first and / or second receiving surfaces in the region of the side walls, the deformation according to the invention is easier
realisierbar.  realizable.
Die Ergebnisse der erfindungsgemäßen Prozesse sind abhängig von einer Vielzahl physikalischer Parameter, die direkt den Substraten oder der The results of the processes of the invention are dependent on a variety of physical parameters directly to the substrates or the
Umgebung zugeordnet werden können. Im weiteren Verlauf der Offenbarung werden die wichtigsten Parameter und deren Einfluss auf den„run-out" Fehler beschrieben. Die Parameter werden grob eingeteilt in Einzelparameter und Paarparameter. Ein Einzelparameter kann keiner Symmetrieseite, insbesondere keinem Substrat, zugeordnet werden. Ein Paarparameter kann auf einer Symmetrieseite, insbesondere einem ersten Substrat, einen anderen Wert besitzen als auf der jeweils gegenüberliegenden Symmetrieseite, insbesondere einem zweiten Substrat. Es gibt eine erste, obere Environment can be assigned. In the further course of the disclosure, the most important parameters and their influence on the "run-out" error are described: The parameters are roughly divided into individual parameters and pair parameters A single parameter can not be assigned to any symmetry side, in particular to a substrate Symmetrieseite, in particular a first substrate, have a different value than on the respective opposite symmetry side, in particular a second substrate
Symmetrieseite und eine zweite, untere Symmetrieseite. Ein Beispiel für einen Einzelparameter ist die Bondwellengeschwindigkeit v oder der Symmetry side and a second lower symmetry side. An example of a single parameter is the bond wave velocity v or
Gas(gemisch)druck p. Ein Beispiel für einen Paarparameter sind die Gas (mixture) pressure p. An example of a pair parameter is the
Substratdicken dl und d2. Substrate thicknesses dl and d2.
Wird im weiteren Verlauf die Beeinflussung eines Paarparameters auf das Bondresultat beschrieben, wird, soweit nicht anders erwähnt, davon If the influencing of a pair parameter on the bond result is described below, it will, unless otherwise stated, be deduced therefrom
ausgegangen, dass alle anderen Werte eines jeden Paarparameters assumed that all other values of each pair parameter
vorzugsweise gleich sind. Folgendes Beispiel sei exemplarisch genannt. Wird der Einfluss zweier unterschiedlicher Substratdicken dl und d2 auf das Bondresultat beschrieben, wird davon ausgegangen, dass die beiden E-Moduli El und E2 der beiden Substrate gleich sind. are preferably the same. The following example is mentioned as an example. If the influence of two different substrate thicknesses d1 and d2 on the bonding result is described, it is assumed that the two moduli E1 and E2 of the two substrates are the same.
Ziel ist es, den„run-out" Fehler durch eine optimale, berechnete und/oder empirisch ermittelte, insbesondere von der Zeit abhängige, Biegelinie zu minimieren bzw. gänzlich zu eliminieren. Unter Biegelinie ist dabei die symmetriereduzierte, Darstellung einer eindimensionalen Funktion zu verstehen, welche die Oberflächenpositionen eines Substrats, die Substratoberfläche, als Funktion der Ortskoordinate, insbesondere einer Radialkoordinate, abbildet. Symmetriereduziert bedeutet, dass auf Grund der radialsymmetrischen Symmetrie der beiden Substrate die Berechnung der eindimensionalen Biegelinie ausreicht um Rückschlüsse auf die The aim is to minimize or completely eliminate the "run-out" error by means of an optimal, calculated and / or empirically determined, in particular time-dependent, bending line showing the surface positions of a substrate, the Substrate surface, as a function of the spatial coordinate, in particular a radial coordinate maps. Symmetry - reduced means that the calculation of the one - dimensional bending line is sufficient to draw conclusions about the symmetrical symmetry of the two substrates
zweidimensionale Kontaktierung der Substrate zueinander zu erhalten, die den genannten minimalen oder vollständig eliminierten„run-out" Fehler erzeugt. Einfach ausgedrückt, kann man die Biegelinie eines Substrats beschreiben als die, insbesondere dem Bondinterface zugewandte,  Two-dimensional contacting of the substrates with one another produces the said minimum or completely eliminated "run-out" error. In simple terms, the bending line of a substrate can be described as that, in particular facing the bonding interface,
Substratoberfläche. Vorzugsweise gilt die Beschreibung der Biegelinie für das erste Substrat analog für das zweite Substrat.  Substrate surface. Preferably, the description of the bending line for the first substrate is analogous to the second substrate.
Die Biegelinien, d.h. die Substratoberflächen, werden erfindungsgemäß insbesondere durch einen oder mehrere der folgenden Parameter maßgeblich beeinflusst. The bendlines, i. The substrate surfaces are significantly influenced according to the invention in particular by one or more of the following parameters.
Die Substratdicken d l , d2 sind über die Volumina VI und V2 und die Dichten p l , p2 mit den Massen m l , m2 und damit den Gewichtskräften Gl , G2 der beiden Substrate verbunden. Die Gewichtskraft Gl des ersten Substrats hat einen direkten Einfluss auf das Beschleunigungsverhalten des ersten, oberen Substrats in Richtung des zweiten, unteren Substrats. Bei ausgeschalteter unterer Fixierung ist die Gewichtskraft G2 ein Maß für die Trägheitskraft des zweiten, unteren Substrats und damit ein Maß für das Bestreben des zweiten, unteren Substrats sich entlang der Bondwelle dem ersten, oberen Substrat entgegen zu bewegen oder zu halten oder liegen zu bleiben. The substrate thicknesses d 1, d 2 are connected via the volumes VI and V2 and the densities p 1, p 2 to the masses m 1, m2 and thus to the weight forces G1, G2 of the two substrates. The weight force G L of the first substrate has a direct influence on the acceleration behavior of the first, upper substrate in the direction of the second, lower substrate. With the lower fixation switched off, the weight G2 is a measure of the inertial force of the second, lower substrate and thus a measure of the tendency of the second, lower substrate to move counter to the first, upper substrate along the bond wave or to remain or remain.
Die E-Moduli El , E2 sind ein Maß für die Steifigkeit der Substrate. Sie tragen entscheidend zur Biegelinie bei und definieren damit die Funktion mit, mit deren Hilfe sich beschreiben lässt, wie sich die Substrate aufeinander zu bewegen. The moduli El, E2 are a measure of the rigidity of the substrates. They make a decisive contribution to the bending line and thus define the function with which it is possible to describe how the substrates move towards each other.
Die Kräfte F l und F2 haben einen Einfluss auf die Fläche, mit der die beiden Substrate, insbesondere zentrisch, miteinander verbunden werden. Da es eine punktförmige Kontaktierung nur im Idealfall gibt, muss immer davon ausgegangen werden, dass die Kontaktierung der beiden Substrate im The forces F 1 and F 2 have an influence on the surface with which the two substrates, in particular centrically, are connected to one another. Since there is a punctiform contact only in the ideal case, it always has to be assumed that the contacting of the two substrates in the
Zentrum an einer Fläche erfolgt. Die Größe der Fläche wird maßgeblich durch die Kräfte F l und F2 festgelegt. Die Größe der Kontaktfläche ist entscheidend für die Randbedingung.  Center is done on a surface. The size of the surface is largely determined by the forces F l and F2. The size of the contact area is decisive for the boundary condition.
Durch die Temperaturen Tl , T2 der beiden Substrate kann der globale thermische Dehnungszustand der Substrate beeinflusst werden. Es kann erfindungsgemäß somit festgelegt werden, wie stark sich die Substrate in Bezug zu einer Referenztemperatur global, durch thermische Dehnungen, verzerren. Die korrekte Temperierung des oberen und/oder unteren Substrats ist daher ein wesentlicher Aspekt für eine möglichst korrekte und By the temperatures Tl, T2 of the two substrates, the global thermal strain state of the substrates can be influenced. It can thus be determined according to the invention how much the substrates are distorted in relation to a reference temperature globally by thermal expansions. The correct temperature of the upper and / or lower substrate is therefore an essential aspect of the most correct and
vollständige„run-out" Kompensation. Vorzugsweise können die complete "run-out" compensation
Temperaturen beider Substrate unterschietlich eingestellt werden. Die Temperatures of both substrates can be set unterschietlich. The
Temperaturen werden insbesondere so eingestellt, dass sich die Substrate in einem Dehnungszustand befinden, in dem die zueinander zu verbondenden Strukturen kongruent zueinander sind, d.h. der„run-out" Fehler verschwindet (unter der Annahme, dass beim Bonden durch die bereits weiter oben genannten Parameter nicht ein zusätzlicher„run-out" Fehler eingebaut wird). Die hierzu notwendigen Temperaturen können durch Messmittel und/oder empirisch bestimmt werden. In particular, temperatures are set so that the substrates are in a stretched state in which the structures to be bonded are congruent with each other, i. the "run-out" error disappears (assuming that an additional "run-out" error is not included in the bonding by the parameters already mentioned above). The temperatures required for this purpose can be determined by measuring means and / or empirically.
Der Gas(gemisch)druck p beeinflusst den Widerstand, den die Atmosphäre den sich aufeinander zubewegenden Substraten entgegensetzt. Durch den Gas(gemisch)druck kann direkter Einfluss auf die The gas (mixture) pressure p influences the resistance that the atmosphere opposes to the moving substrates. By the gas (mixture) pressure can directly influence the
Bondwellengeschwindigkeit v genommen werden. Es wird insofern auf die Druckschrift WO2014191033A1 Bezug genommen.  Bond wave velocity v be taken. In this respect, reference is made to document WO2014191033A1.
Haltekräfte FH I , FH2 dienen vor allem der Fixierung der Substrate vor dem eigentlichen Bondvorgang. Die Haltekraft FH I ist eine Randbedingung für die Prozessschritte 1 bis inklusive 6, verliert nach dem Ausschalten der Holding forces FH I, FH2 serve above all to fix the substrates before the actual bonding process. The holding force FH I is a boundary condition for the process steps 1 to 6 inclusive, loses after switching off the
Fixierung allerdings den Einfluss einer, die Biegelinie bestimmenden, Fixation but the influence of one, the bending line determining
Randbedingung. Ebenso wird die Haltekraft FH2 nur für den Zeitpunkt einer aktiven, unteren Fixierung als Randbedingung hinzugezogen. Für elastizitätstheoretische Berechnungen müssen daher spätestens ab dem Boundary condition. Likewise, the holding force FH2 is used only as the boundary condition for the time of an active, lower fixation. For elasticity theory calculations must therefore be carried out no later than
Prozessschritt 7 entsprechend neue Randbedingungen formuliert werden.  Process step 7 are formulated according to new boundary conditions.
Ausgangskrümmungsradien no, r2o sind die Ausgangsradien der Substrate vor dem erfindungsgemäßen Prozess. Sie sind Funktionen des Ortes, insbesondere aber konstant bezüglich des Ortes. In einer besonderen ersten Initial radii of curvature no, r 2 o are the initial radii of the substrates before the process according to the invention. They are functions of the place, but especially constant with respect to the place. In a special first
erfindungsgemäßen Ausführungsform ist der Anfangskrümmungsradius no des zweiten, unteren Substrats unendlich groß, da das zweite untere Substrat am Beginn des erfindungsgemäßen Prozesses eben aufliegt. In einer weiteren besonderen zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform ist der According to the invention, the initial radius of curvature no of the second, lower substrate is infinitely large, since the second lower substrate rests flat at the beginning of the process according to the invention. In a further particular second embodiment of the invention is the
Anfangskrümmungsradius n o des zweiten, unteren Substrats eine endliche, positive oder negative Konstante, entsprechend einer konstanten konvexen oder konkaven Krümmung. In diesem Fall liegt das zweite untere Substrat am Beginn des erfindungsgemäßen Prozesses in konvexer oder konkav Initial curvature radius n o of the second, lower substrate a finite, positive or negative constant, corresponding to a constant convex or concave curvature. In this case, the second lower substrate at the beginning of the process according to the invention in convex or concave
gekrümmter Form vor. Ein derartiger Probenhalter wird in der Druckschrift WO2014191033A1 beschrieben, auf die insofern Bezug genommen wird. curved shape. Such a sample holder is described in the publication WO2014191033A1, to which reference is made.
Insbesondere entspricht zumindest der Ausgangskrümmungsradus rio des zweiten, unteren Substrats einem Probenhalterkrümmungsradius der In particular, at least the output curvature radius of the second, lower substrate corresponds to a sample holder curvature radius
Oberfläche des zweiten, unteren Probenhalters, auf dem das zweite Substrat aufliegt. Surface of the second, lower sample holder, on which rests the second substrate.
Substratkrümmungsradien rl , r2 der beiden Substrate entlang der Bondwelle sind ein Resultat der Lösung der elastizitätstheoretischen Gleichungen unter Berücksichtigung der genannten Parameter. Sie sind insbesondere Funktionen des Ortes und der Zeit. Substrate radii of curvature rl, r2 of the two substrates along the bond wave are a result of the solution of the elasticity equations taking into account the mentioned parameters. They are in particular functions of place and time.
Die Bondwellengeschwindigkeit ist ein Resultat der oben genannten The bond wave velocity is a result of the above
Parameter. Parameter.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Diese zeigen in: Figur l a eine schematische, nicht maßstabsgetreue Querschnittsdarstellung eines ersten Prozessschrittes einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens, Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawings. These show in: 1a shows a schematic, not to scale, cross-sectional representation of a first process step of a first embodiment of a method according to the invention, FIG.
Figur l b eine schematische, nicht maßstabsgetreue Querschnittsdarstellung eines zweiten Prozessschrittes,  FIG. 1b is a schematic, not to scale, cross-sectional representation of a second process step;
Figur l c eine schematische, nicht maßstabsgetreue Querschnittsdarstellung eines dritten Prozessschrittes,  FIG. 1 c shows a schematic, not to scale, cross-sectional representation of a third process step,
Figur l d eine schematische, nicht maßstabsgetreue Querschnittsdarstellung eines vierten Prozessschrittes, FIG. 1 d shows a schematic, not to scale, cross-sectional illustration of a fourth process step,
Figur l e eine schematische, nicht maßstabsgetreue Querschnittsdarstellung eines fünften Prozessschrittes, FIG. 1 e shows a schematic, not to scale, cross-sectional representation of a fifth process step,
Figur l f eine schematische, nicht maßstabsgetreue Querschnittsdarstellung eines sechsten Prozessschrittes, FIG. 1 f shows a schematic, not to scale, cross-sectional representation of a sixth process step,
Figur l g eine schematische, nicht maßstabsgetreue Querschnittsdarstellung eines siebten Prozessschrittes, FIG. 1 g shows a schematic, not to scale, cross-sectional illustration of a seventh process step,
Figur l h eine schematische, nicht maßstabsgetreue Querschnittsdarstellung eines achten Prozessschrittes, FIG. 1 h shows a schematic, not to scale, cross-sectional representation of an eighth process step,
Figur I i eine schematische, nicht maßstabsgetreue Querschnittsdarstellung eines neunten Prozessschrittes, FIG. 11 is a schematic, not to scale, cross-sectional representation of a ninth process step;
Figur lj eine schematische, nicht maßstabsgetreue Querschnittsdarstellung eines zehnten Prozessschrittes, FIG. 1 a shows a schematic, not to scale, cross-sectional representation of a tenth process step,
Figur 2 eine schematische, nicht maßstabsgetreue Querschnittsdarstellung eines zusätzlichen Prozessschrittes einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, FIG. 2 shows a schematic, not to scale, cross-sectional representation of an additional process step of a third embodiment of the method according to the invention,
Figur 3 eine schematische, nicht maßstabsgetreue Querschnittsdarstellung eines optionalen zusätzlichen Prozessschrittes und Figure 3 is a schematic, not to scale cross-sectional representation of an optional additional process step and
Figur 4 eine schematische, nicht maßstabsgetreue Querschnittsdarstellung zweier Substrate. Figure 4 is a schematic, not to scale cross-sectional representation of two substrates.
In den Figuren sind gleiche Bauteile und Bauteile mit der gleichen Funktion mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Die Figur l a zeigt einen ersten Prozessschritt, bei dem ein erstes, insbesondere oberes, Substrat 2 an einer Probenhalteroberfläche l o eines ersten, insbesondere oberen, Probenhalters 1 fixiert wurde. Die Fixierung erfolgt über Fixiermittel 3 mit einer Haltekraft FH I . In the figures, the same components and components with the same function with the same reference numerals. FIG. 1 a shows a first process step in which a first, in particular upper, substrate 2 has been fixed to a sample holder surface 10 a of a first, in particular upper, sample holder 1. The fixing takes place via fixing means 3 with a holding force FH I.
Der erste Probenhalter 1 besitzt eine, insbesondere zentrische, The first sample holder 1 has one, in particular centric,
Durchgangsöffnung, insbesondere Bohrung 4. Die Durchgangsöffnung dient zur Durchführung eines Verformungsmittels 4 zur Verformung des ersten Substrats 2. Through opening, in particular bore 4. The passage opening serves to carry out a deformation means 4 for the deformation of the first substrate 2.
In einer vorteilhaften, hier gezeigten Ausführungsform, verfügt der erste Probenhalter 1 über Löcher 5, durch welche eine Beobachtung des In an advantageous embodiment shown here, the first sample holder 1 has holes 5 through which an observation of the
Bondfortschritts durch Messmittel erfolgen kann. Bei dem Loch 5 handelt es sich vorzugsweise um eine längliche Ausfräsung. Bond progress can be done by measuring means. The hole 5 is preferably an elongated cutout.
Auf einem zweiten, insbesondere unteren, Probenhalter 1 ' wird ein zweites Substrat 2 ' geladen und fixiert. Die Fixierung erfolgt über Fixiermittel 3 ' mit einer Haltekraft FH2. On a second, in particular lower, sample holder 1 ', a second substrate 2' is loaded and fixed. The fixing takes place via fixing means 3 'with a holding force FH2.
Bei den Fixiermitteln 3 , 3 ' handelt es sich vorzugsweise um The fixing means 3, 3 'are preferably
Vakuumfixierungen. Vacuum fixations.
Die Probenhalter 1 , 1 ' verfügen insbesondere über Heizungen 1 1 The sample holders 1, 1 'in particular have heaters 1 1
(Heizmittel). In den Figuren wird, der Übersichtlichkeit halber, nur im zweiten, unteren Probenhalter eine Heizung 1 1 schematisch dargestellt. (Heating means). In the figures, for the sake of clarity, a heater 1 1 is shown schematically only in the second, lower sample holder.
Alle genannten Parameter oder Kräfte, welche die Eigenschaften der All mentioned parameters or forces, which are the properties of
Substrate 2, 2 ' beschreiben oder beeinflussen, sind im Allgemeinen Substrates 2, 2 'describe or influence are generally
Funktionen des Ortes und/oder der Zeit. Functions of the place and / or time.
Als Beispiel für einen Parameter werden die Temperaturen T l und T2 der beiden Substrate 2, 2' genannt. Im Allgemeinen können die Temperaturen T l bzw. T2 ortsabhängig sein, daher es existieren Temperaturgradienten. In diesem Fall ist es sinnvoll die Temperaturen als explizite Funktionen des Ortes und/oder der Zeit anzugeben. As an example of a parameter, the temperatures T 1 and T 2 of the two substrates 2, 2 'are mentioned. In general, the temperatures T 1 and T 2 can be location-dependent, therefore there are temperature gradients. In In this case, it makes sense to specify the temperatures as explicit functions of the place and / or the time.
Als Beispiel für eine Kraft werden die beiden Gravitationskräfte Gl und G2 genannt. Sie stellen in den Figuren die gesamte auf die Substrate 2, 2 ' wirkenden Gravitationskräfte dar. Dem Fachmann ist aber durchaus klar, dass die beiden Substrate 2, 2' in infinitesimale (Massen)teile dm zerlegt werden kann und dass der Einfluss der Gravitation auf jeden dieser Massenteile dm bezogen werden kann. Damit wäre die Gravitationskraft im Allgemeinen als Funktion des Ortes und/oder der Zeit anzugeben.  As an example of a force, the two gravitational forces Gl and G2 are called. In the figures, they represent the entire gravitational forces acting on the substrates 2, 2 '. However, it is quite clear to the person skilled in the art that the two substrates 2, 2' can be decomposed into infinitesimal (mass) parts dm and that the influence of gravity on each of these mass parts dm can be obtained. Thus, gravitational force should generally be indicated as a function of location and / or time.
Analoge Überlegungen gelten für alle anderen Parameter und/oder Kräfte. Similar considerations apply to all other parameters and / or forces.
Die Figur l b zeigt einen zweiten, erfindungsgemäßen Prozessschritt, bei dem das Verformungsmittel 4, insbesondere ein Stift, eine Rückseite 2i des ersten Substrats 2 mit einem Druck beaufschlagt, um eine Verformung des ersten Substrats 2 zu bewirken. Die Verformung des ersten Substrats 2 erfolgt dabei mit einer ersten Kraft Fi . FIG. 1 b shows a second process step according to the invention, in which the deformation means 4, in particular a pin, applies a pressure to a back side 2 i of the first substrate 2 in order to bring about a deformation of the first substrate 2. The deformation of the first substrate 2 takes place with a first force Fi.
In einem Prozessschritt gemäß Figur l c erfolgt eine relative Annäherung der beiden Probenhalter 1 , 1 ' und damit der beiden Substrate 2,2' zueinander bis zu einem definierten Abstand. Die Annäherung kann auch während oder vor dem zweiten Prozessschritt erfolgen. In a process step according to FIG. 1 c, a relative approximation of the two sample holders 1, 1 'and thus of the two substrates 2, 2' takes place relative to one another up to a defined distance. The approach can also take place during or before the second process step.
In einem Prozessschritt gemäß Figur l d erfolgt die Initiierung des Bonds, insbesondere eines Pre-Bonds, mit einer zweiten Kraft F2. Die zweite Kraft F2 sorgt für eine weitere, insbesondere infinitesimal kleine Durchbiegung und weitere Annäherung der beiden Substrate 2, 2' und schließlich Kontaktierung in einem Kontaktpunkt 7. In a process step according to FIG. 1 d, the initiation of the bond, in particular of a pre-bond, takes place with a second force F 2 . The second force F 2 ensures a further, in particular infinitesimal, small deflection and further approximation of the two substrates 2, 2 'and finally contacting in a contact point 7.
Eine Bondwelle, genauer eine Bondwellenfront 8, beginnt sich mit einer Bondwellengeschwindigkeit v, insbesondere radialsymmetrisch, vorzugsweise konzentrisch, vom Kontaktpunkt 7 fortzupflanzen. Im Laufe der weiteren Prozessschritte kann sich die Bondwellengeschwindigkeit v ändern, sodass die Bondwellengeschwindigkeit v als Funktion des Ortes (bzw. der Zeit) definiert werden kann. Die Bondwellengeschwindigkeit v kann durch verschiedene Maßnahmen beeinflusst werden. A bond wave, more precisely a bond wavefront 8, begins with a bond wave velocity v, in particular radially symmetrical, preferably concentric, from the contact point 7. During the further process steps, the bond wave velocity v can change, so that the bond wave velocity v can be defined as a function of location (or time). The bond wave velocity v can be influenced by various measures.
In einem weiteren Prozessschritt gemäß Figur l e wird die Heizung 1 1 des ersten und/oder zweiten Probenhalters 1 , 1 ' ausgeschaltet und damit die weitere Erwärmung des ersten und/oder zweiten Substrats 2, 2' unterbrochen. In einem weiteren Prozessschritt gemäß Figur l f erfolgt eine Überwachung der Bondwellenfront 8 mit Hilfe von Messmitteln 9, insbesondere mindestens einer Optik, vorzugsweise einer Infrarotoptik. Durch das (mindestens eines - Anzahl entspricht vorzugsweise der Anzahl der Optiken) Loch 5 können die Messmittel 9 die Substratrückseite 2i des ersten Substrats 2, noch In a further process step according to FIG. 1 e, the heater 1 1 of the first and / or second sample holder 1, 1 'is switched off and thus the further heating of the first and / or second substrate 2, 2' is interrupted. In a further process step according to FIG. 1 f, the bond wavefront 8 is monitored by means of measuring means 9, in particular at least one optical system, preferably an infrared optical system. Due to the (at least one - number preferably corresponds to the number of optics) hole 5, the measuring means 9, the substrate rear side 2i of the first substrate 2, still
bevorzugter das Bondinterface zwischen den beiden Substraten 2, 2 ' , und somit die Bondwellenfront 8 erfassen. Die Erfassung des Bondinterfaces erfolgt insbesondere bei Messmitteln 9, die sensitiv für elektromagnetische Strahlung sind, welche ohne nennenswerte Schwächung die beiden Substrate 2, 2 ' durchdringen kann. Vorzugsweise wird eine Lichtquelle 12 oberhalb und/oder unterhalb und/oder innerhalb des Probenhalters 1 ' positioniert, deren elektromagnetische Strahlung den Probenhalter Γ und/oder die more preferably, the bond interface between the two substrates 2, 2 ', and thus the bond wavefront 8 capture. The detection of the bonding interface takes place in particular in the case of measuring means 9 which are sensitive to electromagnetic radiation which can penetrate the two substrates 2, 2 'without appreciable weakening. Preferably, a light source 12 is positioned above and / or below and / or within the sample holder 1 'whose electromagnetic radiation the sample holder Γ and / or the
Substrate 2, 2 ' beleuchtet und/oder durchleuchtet und von dem Messmittel 9 detektiert werden kann. Die so aufgenommenen Bilder sind vorzugsweise Schwarz-Weiß Bilder. Die Helligkeitsunterschiede erlauben eine eindeutige Identifizierung der gebondeten von den nicht gebondeten Bereichen. Der Übergangsbereich beider Bereiche ist die Bondwelle. Durch eine derartige Vermessung kann insbesondere die Position der Bondwellenfront 8 und damit, insbesondere für mehrere derartige Positionen, auch die Substrates 2, 2 'illuminated and / or transilluminated and can be detected by the measuring means 9. The pictures taken in this way are preferably black and white pictures. The brightness differences allow unambiguous identification of the bonded areas of the non-bonded areas. The transition region of both regions is the bond wave. By such a measurement, in particular the position of the bond wavefront 8 and thus, in particular for a plurality of such positions, the
Bondwellengeschwindigkeit v ermittelt werden. Bond shaft velocity v are determined.
Die Figur l g zeigt einen weiteren, siebten Prozessschritt, bei dem die FIG. 1 g shows a further, seventh process step in which the
Fixierung 3 des ersten Probenhalters 1 gelöst wird, indem die Haltekraft FH I zumindest reduziert wird. Handelt es sich bei der Fixierung 3 um eine Fixation 3 of the first sample holder 1 is achieved by the holding force FH I is at least reduced. Is it the fixation 3 to a
Vakuumfixierung, noch bevorzugter um eine Vakuumfixierung mit mehreren, separat steuerbaren Vakuumsegmenten (mit mehreren Haltekräften FH I ), erfolgt die Loslösung insbesondere von innen nach außen durch eine gezielte Abschaltung der Vakuumsegmente (oder Reduzierung der Vacuum fixation, more preferably a vacuum fixation with a plurality of separately controllable vacuum segments (with several holding forces FH I), the release takes place in particular from the inside to the outside by a targeted shutdown of the vacuum segments (or reduction of the
Haltekraft/Haltekräfte FH I ) von innen nach außen.  Holding force / holding forces FH I) from the inside to the outside.
Die Figur l h zeigt einen weiteren Prozessschritt, bei dem die FIG. 1 h shows a further process step in which the
Bondwellenfront 8 nach der Loslösung vom ersten Substrathalter 1 durch Messmittel 9 überwacht wird.  Bond wavefront 8 after detachment from the first substrate holder 1 by measuring means 9 is monitored.
Die Figur I i zeigt einen weiteren, Prozessschritt, bei dem die Einwirkung des Verformungsmittel 6 auf das erste Substrat 2 unterbrochen wird. Handelt es sich bei dem Verformungsmittel 6 um ein mechanisches Verformungsmittel, insbesondere einen Stift, erfolgt die Unterbrechung durch ein Zurückziehen. Bei der Verwendung von Düsen, erfolgt die Unterbrechung durch ein FIG. 1 i shows a further, process step in which the action of the deformation means 6 on the first substrate 2 is interrupted. If the deformation means 6 is a mechanical deformation means, in particular a pin, the interruption takes place by retraction. When using nozzles, the interruption is made by a
Abschalten des Fluidstroms. Bei elektrischen und/oder magnetischen Feldern, erfolgt die Unterbrechung durch ein Ausschalten der Felder. Switching off the fluid flow. In the case of electric and / or magnetic fields, the interruption occurs by switching off the fields.
Die Figur lj zeigt einen weiteren Prozessschritt, nach dem die beiden The figure lj shows a further process step, after which the two
Substrate 2, 2 ' vollständig miteinander verbondet sind . Insbesondere erfolgt in diesem Prozessschritt eine weitere Überwachung der Bondwellenfront 8 (nicht mehr eingezeichnet, da in diesem Prozesszustand der Bond bereits abgeschlossen wurde) mit Hilfe der Messmittel 9 bis zum Ende des Bonds, an dem ein aus dem ersten und dem zweiten Substrat 2, 2 ' gebildeter Substrates 2, 2 'are completely bonded together. In particular, in this process step, a further monitoring of the bond wavefront 8 (not shown, since in this process state the bond has already been completed) by means of the measuring means 9 to the end of the bond, on which one of the first and the second substrate 2, 2nd 'educated
Substratstapel 10 fertiggestellt ist. Substrate stack 10 is completed.
Die Figur 2 zeigt einen optionalen Prozessschritt, bei dem, insbesondere nach dem Prozessschritt gemäß Figur l g, eine Reduzierung der Haltekraft Fm der zweiten, unteren Fixierung 3 ' , des zweiten, unteren Probenhalters 1 ' erfolgt. Insbesondere wird die Haltekraft FH2 auf 0 reduziert, also die Fixierung deaktiviert Dies führt insbesondere dazu, dass sich das zweite Substrat V ungehindert bewegen kann, insbesondere in lateraler Richtung entlang der unteren Probenhalteroberfläche l o' . In einer weiteren, vorteilhaften Ausführungsform wird das zweite Substrat 2' entlang der Bondwellenfront 8 soweit angehoben, dass es sich vom zweiten, unteren Probenhalter 2' , insbesondere lokal, abhebt. Dies wird insbesondere durch Beaufschlagung des zweiten Substrats 2' mit einem Druck vom zweiten Probenhalter Γ aus bewirkt. FIG. 2 shows an optional process step, in which, in particular after the process step according to FIG. 1 g, a reduction of the holding force Fm of the second, lower fixation 3 ', of the second, lower sample holder 1' takes place. In particular, the holding force FH2 is reduced to 0, that is to say the fixation is deactivated. This leads, in particular, to the fact that the second substrate V can move freely, in particular in the lateral direction along the lower sample holder surface lo '. In a further advantageous embodiment, the second substrate 2 'is raised so far along the bond wavefront 8 that it lifts off from the second, lower sample holder 2', in particular locally. This is effected in particular by acting on the second substrate 2 'with a pressure from the second sample holder Γ.
Die Schwerkraft G2 wirkt während des gesamten Bondprozess der Anhebung des zweiten Substrats 2' entgegen und beeinflusst damit ebenfalls die The gravitational force G2 counteracts the elevation of the second substrate 2 'during the entire bonding process, and thus also influences the elevation
Kontaktierung der beiden Substrate 2, 2' und damit den„run-out". Contacting the two substrates 2, 2 'and thus the "run-out".
Die Figur 3 zeigt einen optionalen, erfindungsgemäßen Prozessschritt, bei dem die Kammer, in welcher der erfindungsgemäße Prozess abläuft, vor der Erzeugung des vollständig gebondeten Substratstapels 10, gelüftet wird. Die Belüftung dient insbesondere der Kontrolle der voranschreitenden FIG. 3 shows an optional process step according to the invention, in which the chamber in which the process according to the invention runs is ventilated before the production of the fully bonded substrate stack 10. The ventilation is used in particular to control the progressing
Bondwellenfront 8. Eine genaue Beschreibung der Bond wavefront 8. A detailed description of the
Beeinflussungsmöglichkeiten ist in der Druckschrift WO2014/191033A1 offenbart, auf die insofern Bezug genommen wird. Die Belüftung erfolgt mit einem Gas oder Gasgemisch. Insbesondere erfolgt die Belüftung durch das Öffnen eines Ventils zur umgebenden Atmosphäre, sodass die Kammer mit dem Umgebungsgas(gemisch) gelüftet wird. Denkbar ist auch eine  Influence possibilities are disclosed in the publication WO2014 / 191033A1, to which reference is made in this regard. The ventilation takes place with a gas or gas mixture. In particular, the venting is done by opening a valve to the surrounding atmosphere so that the chamber is vented with the ambient gas (mixture). It is also conceivable one
Überdruckbeaufschlagung der Kammer mit einem Gas bzw. Gasgemisch anstatt einer Belüftung zur umgebenden Atmosphäre. Overpressurization of the chamber with a gas or gas mixture instead of ventilation to the surrounding atmosphere.
Die Figur 4 zeigt eine schematische, nicht maßstabsgetreue Darstellung zweier Substrate 2, 2' , die durch eine Vielzahl von Parametern definiert werden. Die Substratoberflächen 2o, 2o ' entsprechen den Biegelinien des ersten oberen Substrats 2 bzw. zweiten, unteren Substrats 2' in einem definierten Zeitpunkt. Sie werden maßgeblich durch die oben genannten Parameter definiert. Ihre Form ändert sich als Funktion der Zeit während des erfindungsgemäßen Bondvorgangs. Verfahren zum Bonden von Substraten B ezug s z e i chenl i steFIG. 4 shows a schematic, not to scale representation of two substrates 2, 2 ', which are defined by a multiplicity of parameters. The substrate surfaces 2o, 2o 'correspond to the bending lines of the first upper substrate 2 and second, lower substrate 2' at a defined time. They are essentially defined by the parameters mentioned above. Their shape changes as a function of time during the bonding process according to the invention. Method of Bonding Substrates R eference Table
1, 1' Probenhalter 1, 1 'sample holder
lo, lo' Probenhalteroberflächen  lo, lo 'sample holder surfaces
2, 2e Substrate 2, 2 e substrates
2o, 2o' Substratoberflächen  2o, 2o 'substrate surfaces
2i Substratrückseite  2i substrate backside
3, 3' Fixierung  3, 3 'fixation
4 Bohrung  4 hole
5 Löcher  5 holes
6 Verformungsmittel  6 deformation agent
7 Kontaktpunkt  7 contact point
8 Bondwellenfront  8 bond wavefront
9 Messmittel  9 measuring instruments
10 Substratstapel  10 substrate stacks
11 Heizung  11 heating
12 Lichtquelle  12 light source
Fi, F2 Kraft Fi, F 2 force
FHI, FH2 Haltekraft  FHI, FH2 holding power
v Bondwellengeschwindigkeitv Bond wave velocity
TH Heiztemperatur TH heating temperature
Tl, T2 Substrattemperaturen  T1, T2 substrate temperatures
El, E2 Substrat E-Moduli  El, E2 Substrate E moduli
dl, d2 Substratdicken dl, d2 substrate thicknesses
VI, V2 Substratvolumina  VI, V2 substrate volumes
ml, m2 Substratmassen ml, m2 substrate masses
pl, p2 Substratdichten pl, p2 substrate densities
Gl, G2 Substratgewichtskräfte  Gl, G2 substrate weight forces
rl, r2 Substratkrümmungsradien rlO, r20 Ausgangssubstratkrümmungsradienrl, r2 substrate radii of curvature rl0, r20 initial substrate curvature radii
D Substratrandabstand D Substrate margin

Claims

Verfahren zum Bonden von Substraten P atentan sprüche Method for bonding substrates P atentan claims
1. Verfahren zum Bonden eines ersten Substrats (2) mit einem zweiten Substrat (2') an Kontaktflächen (2o, 2o') der Substrate (2, 2') mit folgenden Schritten, insbesondere folgendem Ablauf: 1. A method for bonding a first substrate (2) with a second substrate (2 ') on contact surfaces (2o, 2o') of the substrates (2, 2 ') with the following steps, in particular the following sequence:
Halterung des ersten Substrats (2) an einer ersten  Holder of the first substrate (2) on a first
Probenhalteroberfiäche (lo) eines ersten Probenhalters (1) mit einer Haltekraft FHI und Halterung des zweiten Substrats (2') an einer zweiten Probenhalteroberfiäche (Ιο') eines zweiten  Probenhalteroberfiäche (lo) of a first sample holder (1) with a holding force FHI and mounting the second substrate (2 ') on a second Probenhalteroberfiäche (Ιο') of a second
Probenhalters (1') mit einer Haltekraft FH2,  Sample holder (1 ') with a holding force FH2,
Kontaktierung der Kontaktflächen (2o, 2o') an einer Bondinitiierungsstelle (20) und Heizen zumindest der zweiten Probenhalteroberfiäche (lo, lo') auf eine Heiztemperatur TH, Bonden des ersten Substrats (2) mit dem zweiten Substrat (2') entlang einer von der Bondinitiierungsstelle (20) zu Seitenrändern (2s, 2s') der Substrate (2, 2') verlaufenden  Contacting the contact surfaces (2o, 2o ') at a bonding initiation site (20) and heating at least the second sample holder surface (lo, lo') to a heating temperature TH, bonding the first substrate (2) to the second substrate (2 ') along one of the bond initiation site (20) to side edges (2s, 2s ') of the substrates (2, 2') extending
Bondwelle,  Bond wave,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
das die Heiztemperatur TH an der zweiten Probenhalteroberfiäche (Ιο') während des Bondens reduziert wird. that the heating temperature TH at the second Probenhalteroberfiäche (Ιο ') is reduced during bonding.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1 , bei dem Reduzierung der Heiztemperatur TH abhängig vom Verlauf der Bondwelle erfolgt, insbesondere durch Abschalten einer Heizung. 2. The method according to claim 1, wherein the reduction of the heating temperature TH depends on the course of the bond wave, in particular by switching off a heater.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Verlauf der Bondwelle durch Messmittel zumindest abschnittsweise erfasst wird. 3. The method according to any one of the preceding claims, wherein the course of the bond wave is detected by measuring means at least in sections.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zu 4. The method according to any one of the preceding claims, wherein to
einem Zeitpunkt ti während des Bondens die Haltekraft FH I reduziert wird, insbesondere so weit, dass sich das erste Substrat (2) vom ersten Probenhalter (1 ) löst.  a time ti during the bonding, the holding force FH I is reduced, in particular so far that the first substrate (2) from the first sample holder (1) dissolves.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zu 5. The method according to any one of the preceding claims, wherein to
einem Zeitpunkt t2 während des Bondens die Haltekraft FH2 reduziert wird, insbesondere so weit, dass sich das zweite Substrat (2') auf dem zweiten Probenhalter (1 ') entlang der zweiten Probenhalteroberfläche (2ο ') verformen kann. a time t 2 during the bonding, the holding force FH2 is reduced, in particular so far that the second substrate (2 ') on the second sample holder (1') along the second sample holder surface (2ο ') can deform.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das 6. The method according to any one of the preceding claims, wherein the
zweite Substrat (2') zu einem Zeitpunkt t3 von der zweiten second substrate (2 ') at a time t 3 of the second
Probenhalteroberfläche (Ι ο') her mit einem Überdruck, insbesondere zwischen 10 mbar und 500 mbar, vorzugsweise zwischen 10 mbar und 200 mbar, belüftet wird.  Sample holder surface (Ι ο ') ago with an overpressure, in particular between 10 mbar and 500 mbar, preferably between 10 mbar and 200 mbar, is vented.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zu 7. The method according to any one of the preceding claims, wherein to
einem Zeitpunkt t4, insbesondere nach dem Bonden, die Haltekraft FH2 erhöht wird. a time t 4 , in particular after bonding, the holding force FH2 is increased.
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